پديد آورندگان :
حسيني مبرا، عرفان دانشگاه رازي - گروه مهندسي آب، كرمانشاه , قباديان، رسول دانشگاه رازي - گروه مهندسي آب، كرمانشاه , روزبهاني، فردين دانشگاه آزاد اسلامي - گروه مهندسي مكانيك، همدان
كليدواژه :
هيدروديناميك ذرات هموار , سيال غير نيوتني , زمين لغزش , روش لاگرانژي
چكيده فارسي :
پديده زمين لغزش در درياچه سدها و رودخانه ها، و توليد و انتشار امواج حاصل از آن، بعنوان يكي از مسائل مهم و پيچيده در زمينه مهندسي هيدروليك مطرح است. امروزه بسط و گسترش روابط عددي و فرآيند مدلسازي توانسته تا حدودي به درك منطقي از اين پديده ها برسد. در اين مقاله از يك روش لاگرانژي جهت حل معادلات حاكم بر جريان استفاده شده است. در ابتدا روش هيدرودينامكي ذرات هموار تراكمناپذير سه مرحلهايي صريح تعريف مي شود. به منظور معتبرسازي روش، از مسئله شكست سد روي بستر خشك و مسئله زمين لغزش زير سطحي استفاده شده است. در مسئله اول، رسيدن به ضريب همبستگي 9998/0، متوسط خطاي مطلق 0542/0 و ضريب كارايي مدل نش-ساتكليف 974/0 براي پارامترهاي مورد محاسبه، نشان ميدهد مدل با دقت مناسبي كاليبره شده است كه حاكي از قابليت بالاي اين روش در شبيه سازي جريان هاي با سطح آزاد و پديده هاي مربوط به امواج مي باشد. همچنين از مقايسه نتايج اندازه گيري شده با آزمايشگاهي در قسمت شبيه سازي زمين لغزش زير سطحي، مقادير آماري ضريب همبستگي و جذر ميانگين مربعات خطا بترتيب 95/0 و 0071/0 بدست آمدند كه اين نتايج نشان دهنده دقت بالاي مدل در محاسبه نيمرخ سطح آب ناشي از زمين لغزش زيرسطحي مي باشد. سپس سه سناريو جهت مدل سازي زمين لغزش طراحي و اجرا گرديد. در اين پژوهش به شي بها و جسم غير صلب، بعنوان يك ماده رئولوژيكي (سيال شبهپلاستيك) نگريسته شده و تحت سيال غير نيوتني كاريوياسودا در مدل سازي وارد شدند. در واقع ذرات خاك بستر شيبدار غير صلب بصورت دانه هايي كه با خود مشخصات سيال را حمل مي كنند مدل سازي شده اند. در نهايت نتايج در زمان هاي 3/0 و 6/0 ثانيه آورده شده و تحليل گرديدند.
چكيده لاتين :
The coastal waves caused by landslide in the lake of reservoir dams can threaten the safety of the dam.
Therefore, the exact recognition of hydraulic flow due to coastal waves has always been of interest to
researchers. So far, extensive laboratory and numerical research has been devoted to it. Also, the phenomenon
of landslide in the lake of dams and rivers, and the production and propagation of waves resulting from it, is
one of the most important and complex issues in the field of hydraulic engineering. Today, the expansion of
numerical relations and the modeling process have somewhat contributed to a rational understanding of these
phenomena. In this research, a Lagrangian method is used for solving governing equations. Initially, the
hydrodynamic method is defined as an explicit three-step incompressible smoothed particle hydrodynamic.
This method, by replacing the fluid with a set of particles, provides an approximate solution to the fluid
dynamics equations. In this simulation, there are a series of arbitrary interpolation points that can be assumed
to be fluid particles. All variables are calculated by these points and are calculated by an interpolation function.
In order to validate the method, the dam break problem on dry bed and the subsurface landslide problem have
been used. In the first issue, the correlation coefficient of 0.9998, the mean absolute error of 0.5426 and the
efficiency coefficient of the Nash-Sutcliff model 0.974 for the calculated parameters indicate that the model
is accurately calibrated, which demonstrates the high capability of this method in simulating free surface fluids
and wave-related phenomena. Also, comparing the measured results with the experimental data in the subsurface
landslide simulation showed that the correlation and mean square error correlation coefficients were
0.95 and 0.0071 respectively, which indicates the high accuracy of the model in calculating the water surface
profile caused by landslide subsurface. The results showed that at times after 2 seconds, numerical waves
tended to release more than its experimental state, with a difference between the ranges of 5 to 10 cm. This is
due to the turbulence of the free surface of water causing the flow of complexity. For smaller body weights
and deeper depths of submergence, these differences will be lower in scope.
Then three landslide modeling scenarios were designed and implemented. In this study, slopes and nonrigid
bodies were considered as a rheological material (pseudoplastic fluid) and entered into modeling as
Carreau Yasuda non-Newtonian fluid. The results were reported at 0.3 and 0.6 seconds, and then they were
analyzed.