پديد آورندگان :
محمدي، سعيد دانشگاه ياسوج - دانشكده فني و مهندسي، ياسوج , اميدوار، پوريا دانشگاه ياسوج - دانشكده فني و مهندسي، ياسوج , طيبي، علي دانشگاه ياسوج - دانشكده فني و مهندسي، ياسوج
كليدواژه :
ديناميك سيالات محاسباتي , روش هيدروديناميك ذرات هموار , اندركنش جريان سازه , مسئله شكست سد
چكيده فارسي :
بررسي مسائل چند فيزيكي نظير بررسي اندركنش جريان-سازه از اهميت بالايي در مهندسي مكانيك برخوردار است به‌صورتي‌كه تحليل چنين مسائلي توسط روشهاي مختلف عددي توجه محققين را به خود جلب كرده‌است. روش هيدروديناميك ذرات هموار يك روش‌بدون شبكه كاملا لاگرانژي است كه با توجه به‌سادگي و قابليت بالاي آن مسائل سطح آزاد مي‌تواند در مطالعه مسائل جريان-سازه به‌كار گرفته شود. در اين روش هيچ نيازي به اعمال رفتار خاصي براي شناسايي سطح آزاد وجود ندارد. در اين پژوهش با استفاده از روش هيدروديناميك ذرات هموار برهمكنش ميان جريان و سازه در مسائل سطح آزاد مورد مطالعه قرار مي‌گيرد، به صورتي كه در ابتدا شبيه‌سازي مساله شكست سد در بستري نامحدود و خشك با نتايج آزمايشگاهي مقايسه مي‌شود. سپس، پس از اعمال معادلات حاكم بر مسائل الاستيك، ارتعاش تير يك سر درگير مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. در نهايت با اعمال معادلات حاكم بر مسائل جريان-سازه، شبيه سازي شكست سد روي دريچه الاستيك نشان داده مي‌شود. مقايسه نتايج اين شبيه‌سازي با داده‌هاي عددي و آزمايشگاهي موجود، بيانگر اين است كه روش هيدروديناميك ذرات هموار قابليت بالايي در بررسي مسائل اندركنش جريان-سازه دارد.
چكيده لاتين :
Investigation of multi-physics problems such as flow-structure interaction (FSI) is very important in engineering application, whereas numerical simulations of such problems have been widely conducted by
researchers. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a meshless and flexible Lagrangian technique for CFD simulations initially used in astrophysics. In this method, each particle carries an individual mass, position, velocity, internal energy and any other physical quantity. Moreover, there is no special treatment needed for the free surface due to its Lagrangian nature, simplicity and capability. In this research, SPH is used to investigate the flow-structure Interaction in free surface using the open-source SPHyiscs2D code, where dam break problem, vibration of a beam and elastic gate of a tank of water are investigated.
In this paper, first, the simulation of dam break problem on a dry and infinite bed are shown and the dimensionless change of wave front and height versus dimensionless time are compared with the experimental data, which are in a good agreement. Then, and after implementing the governing equations, the vibration of a beam is studied and the calculated tip vertical component of displacement is shown for different interpolation functions versus time. It was found that the results for the cubic and quantic interpolation function is within a close agreement. Therefore, the cubic interpolation function was used in this investigation, which approximates the Gaussian kernel very close while it has a compact support. Also, the second derivative of the cubic spline kernel is continuous. Moreover, using higher order interpolation function may have a disadvantage of expensive computational cost in comparison with the third order. Furthermore, in the vibration of the beam, it was shown that the use of the artificial viscosity is needed and the coefficient must be greater that 0.8 to avoid instabilities. Moreover, using the artificial viscosity causes a decay in vibrations and oscillations. Therefore, a smaller coefficient of artificial viscosity leads to a smaller oscillation.
