«یادداشت تحقیقاتی» الگوریتم نوین مدل‌سازی موج دینامیکی با روش حجم محدود و استراتژی ULTIMATE

نویسندگان

1 استادیار بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشجوی دکترای سازه‌های هیدرولیکی، بخش مهندسی عمران، دانشگاه شهید باهنر، کرمان

3 عضو هیات علمی دانشگاه شهید باهنر کرمان

doi
10.30482/jhyd.2016.14865
چکیده

تعداد زیادی از پدیده‌های طبیعی جریان سیال توسط معادلات سنت-ونانت و مدل موج دینامیکی توصیف می‌شوند. از آن جمله می‌توان به پدیده شکست سد و روندیابی سیلاب اشاره کرد. روندیابی سیلاب یک روش ریاضی برای پیش‌بینی تغییرات حجم، سرعت و شکل موج سیل بصورت تابعی از زمان و مکان است. آگاهی از شدت وقوع سیلاب، نقش بسزایی در کاهش خسارت‌های جانی و مالی ناشی از آن دارد. تغییرات شدید متغیر وابسته در فاصله مکانی کوتاه ویژگی بارز این پدیده‌ها است. لذا در نتایج شبیه‌سازی ریاضی آنها، اغلب بالا و پایین‌زدگی‌های غیرفیزیکی و نوسانات غیریکنواخت مشاهده می‌شود که می‌توانند موجب بی‌اعتباری نتایج مدل‌سازی گردند. از این‌رو علاوه بر استفاده از روش گسسته‌سازی کارآمد لازم است تمهیداتی برای کاهش خطا و جلوگیری از بروز نتایج غیرفیزیکی بکار گرفته شود. در این تحقیق مدل موج دینامیکی توسط روش گسسته‌سازی حجم محدود، که روشی تقریباً جدید و بسیار کارآمد است، منفصل سازی شده است. سپس برای مدل‌سازی، الگوریتمی ارائه شده که در عین سادگی استراتژی Ultimate را برای جلوگیری از بوجود آمدن نتایج غیرفیزیکی و نوسانات غیرواقعی به خدمت گرفته است. همچنین در الگوریتم حل پیشنهادی امکان استفاده از انواع الگوهای مرتبه بالا ممکن می‌باشد و امکان استفاده از آن در انواع محیط‌های کدنویسی وجود دارد. در آخر، برای بررسی صحت دستگاه معادلات گسسته و الگوریتم حل پیشنهادی، کدی در محیط نرم‌افزار مت‌لب تهیه شد و نتایج آن با نتایج Chow et al. (1988) مقایسه گردید. نتایج مقایسه اعتبار دستگاه معادلات گسسته و توانمندی الگوریتم حل را اثبات نمود.