تأثیر روش محاسبه سرعت روی وجوه سلول در شبیهسازی جریان زیربحرانی در کانالهای باز
نویسندگان
1 استاد دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
2 کارشناسی ارشد عمران-آب، دانشکده فنیمهندسی، دانشگاه یزد، یزد
3 استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد
doi
10.30482/jhyd.2016.44479چکیده
در این تحقیق تأثیر محاسبه سرعت روی وجوه سلول در یک مدل عددی دوبعدی قائم برای حل معادلات نویر-استوکس غیردائمی با قابلیت محاسبه فشارهای دینامیک، برای جریانهای با سطح آزاد بررسی شده است. در این مدل با بهرهگیری از الگوریتم پروجکشن، معادلات در سیستم مختصات منحنیالخط غیرمتعامد در شبکهای هممکان حل میشوند و برای برآورد مقادیر سرعت (شار) روی وجوه حجم کنترل، از روش «میانیابی خطی»، و چند روش «میانیابی مومنتم» استفاده شده است. نتایج گویای آنست که، اگر تغییرات شیب بستر و شیب سطح آب ملایم باشد؛ دقت مدلسازی عددی با استفاده از انواع روشهای «میانیابی مومنتم»، یکسان خواهد بود. همچنین شبیهسازی با استفاده از «میانیابی خطی» در این شرایط، دقت قابل قبولی را در پی خواهد داشت. از سوی دیگر، اگر شیب سطح آب تند باشد، نوسانات غیرواقعی فشار بهنحوی شدت میگیرند که استفاده از «میانیابی خطی» سیستم را بهسمت واگرایی سوق میدهد و برای حل این چالش، بهکارگیری روشهای «میانیابی مومنتم» ضرورت مییابد. بررسی زمان لازم برای پردازش آزمونهای انجام شده همچنین نشان میدهد، استفاده از روابط «میانیابی مومنتم» با روابط پیچیدهتر نسبت به «میانیابی خطی»، سبب صرفهجویی بیشتر در هزینه محاسبات میشود. درصورت کوچک بودن مؤلفه قائم سرعت در مقایسه با مؤلفه افقی که در بسیاری از جریانهای سطح آزاد برقرار است؛ اهمیت برآورد سرعت روی وجوه حجم کنترل، در راستای طولی کانال بیشتر از راستای قائم میباشد. نتایج تحقیق حاضر نشان میدهد در چنین شرایطی اگر روابط «میانیابی مومنتم» فقط برای برآورد سرعت روی وجوه شرقی و غربی حجم کنترل استفاده شود و برای وجوه بالا و پائین از «میانیابی خطی» استفاده شود، ضمن کاهش هزینه محاسبات، دقت و کارایی مدل کاهش نمییابد.
