مقايسه روشهاي مختلف تصوير در روش هيدروديناميك ذرات روان تراكم ناپذيربراي مدلسازي جريان اطراف دريچه ها

Comparison of two projection methods in SPH for modeling flow under a gate

تعيين دقيق وضعيت جريان در اطراف سازه‌هاي هيدروليكي يكي از مسائل مورد بحث توسط محققان مختلف است. در اين تحقيق تعيين وضعيت جريان در هنگام عبور از زير دريچه با استفاده از روش بدون شبكه ممنتم هيدروديناميك ذرات روان تراكم ناپذير1 مورد مطالعه قرار گرفته است. اعمال روشهاي مختلف تراكم ناپذيري سيال( دو روش تصوير2) و نحوه تقريب جمله فشار در معادلات پايستاري ممنتم در روش عددي، در اين تحقيق مورد بحث و مقايسه قرار گرفته است. روش عددي مدلسازي سطح آزاد3VOF به منظور مقايسه با روش ISPH ، در حل جريان مورد استفاده قرار گرفته است. مقايسه روشهاي مختلف اعمال تراكم ناپذيري سيال از نظر تحليلي و عددي با در نظر گرفتن جمله‌هاي مناسب، نشان از شباهت اين روشها با يكديگر دارند. همچنين مقايسه عملكرد نحوه تقريب جمله فشار با استفاده از منحني هاي خطا نشان مي‌دهد كه اين منحني ها از يك روند مشابه و آشوبناكي پيروي كرده و ميزان خطا در آنها در محدوده قابل قبولي است.

Modeling free surface flow is a challenging problem in hydraulic research. The objective of this research is to compare those methods for simulation of flow around hydraulic structures. Accordingly, Incompressible SPH (ISPH) methods, with two different projection methods to enforce incompressibility, are utilized to model flow under a gate and then compared to each other from mathematical and numerical viewpoints. Moreover, the effect of pressure term approximation on conservation equation of mass and momentum with two different relations is investigated by error index. For verification of ISPH results, VOF method is applied to similar gate problem. Results show that two methods of enforcing incompressibility are numerically and mathematically equivalent if proper approximation terms are used in SPH method. Furthermore, VOF and ISPH results are in excellent agreement. Besides, two pressure terms obey similar chaotic error trend for inner and all particles (inner plus free surface).