توسعه مدل دوبعدی جریان در پلان با استفاده از شمای تنصیف زمان و شبکهبندی منظم مستطیلی
نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.
2 گروه مهندسی عمران ، دانشکده عمران ، دانشگاه ، کرمانشاه، ایران.
3 گروه علوم و مهندسی آب ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.
doi
10.22126/atwe.2025.11651.1149چکیده
هدف: توسعه و کدنویسی بسیاری از مدلهای عددی ارائه شده توسط محققین برای شبیهسازی دوبعدی جریان پیچیده و مشکل است و نیاز به مهارتهای برنامهنویسی و محاسبات عددی خاصی دارند هدف اصلی این تحقیق ارائه یک روش سادهتر نسبت به سایر مدلهای عددی است که دارای دقت مناسب نیز باشد. روش پژوهش: در این پژوهش یک مدل عددی دوبعدی برای شبیهسازی جریان در مجاری روباز ارائه شده است. معادلات حاکم بر جریان، معادلات ناویراستوکس متوسطگیری شده در عمق است که با استفاده از روش احجام محدود و شمای تنصیف زمان جداسازی و حل شدهاند. برای گسستهسازی معادلات حاکم از شبکه منظم مستطیلی استفاده شد. بهمنظور حل معادلات حاکم بر جریان در این مدل، هر گام زمانی به چند مرحله تقسیم میشود. در ابتدا ترمهای جابجایی معادله اندازه حرکت بر اساس شمای فروم حل شد و خروجی آن برای ترم پخشیدگی در نظر گرفته شد. ترمهای پخشیدگی مربوط به معادله اندازه حرکت بهصورت ضمنی و با استفاده از الگوریتم TDMA حل شد. سپس ترم اصطکاک در معادله جریان جداسازی و بهصورت صریح حل شد و در ادامه تراز سطح آب با حل همزمان معادله پیوستگی و ترمهای باقیمانده معادلات اندازه حرکت محاسبه شد. بهمنظور صحتسنجی مدل دوبعدی، آزمونهای مختلفی که حل آنها بهصورت تئوری یا اندازهگیریهای آزمایشگاهی موجود است، برای مدل انجام شد. یافتهها: مقایسه نتایج خروجی مدل عددی با دادههای آزمایشگاهی و حل تحلیلی نشان میدهد که مدل توسعهیافته، قادر به شبیهسازی جریان برای شرایط مختلف است. مدلسازی آشفتگی در مدل حاضر با استفاده از مدل سهموی متوسطگیری شده در عمق انجام شده است. در مواردی که آشفتگی جریان زیاد باشد، دقت این مدل آشفتگی کاهش مییابد. نتیجهگیری: نتایج خروجی مدل عددی نشان میدهد که مدل توسعهیافته، قادر به شبیهسازی جریان برای شرایط مختلف بادقت مناسب است.
