جسيمات الهيدرودايناميكية المصقولة ذات المحاكاة مفتوحة الحدود لتدفق السطح الحر فوق المسيل مائي ذو قمة أوج ي
الشريط الجانبي للمقالة
محتوى المقالة الرئيسي
الملخص
أجريت هذه الدراسة بهدف مقارنة ملامح سطح الماء لمسيل مائي ذو قمة أوجي. واستعملت طرق مختلفة، ك)النماذج التجريبية، النماذج العددية و مخططات
تصميمية لفيلق المهندسين بالجيش الأمريكي ، USACE (. وقد صُنعت ثلاثة نماذج مختلفة من الرغوة الصلبة، وفقًا لمواصفات ) USACE (، ثم ر كبَتْ في مجرى
اختبار. وس جلَ شكل سطح الماء لهذه النماذج بأعماق تصميمية مختلفة. و لِّنمذجة تكوينات النموذج التجريبي وأشكاله، اسْتُعمِّل نموذج رقمي معتمد على تقنية
الهيدروديناميك المائية للجسيمات المصقولة ) SPH ( وذلك بعد تطويره لمحاكاة المظهر الجانبي لسطح الماء للتدفق فوق المسيل مائي ذو قمة أوجي. أما ما يخص
البرنامج المتبنى في هذه الدراسة، فقد استعمل برنامج مفتوح المصدر ثنائي الأبعاد ) SPHysics (، باستخدام صيغة ) SPH ( لنمذجة تدفق السوائل، وتطوير أسلوب
حدود ) SPH ( للتعامل مع عمليات محاكاة الحدود المفتوحة وتعديل كود ) SPHysics ( مفتوح المصدر لهذا الغرض. وقد خلصت الدراسة إلى أن الحد الأقصى
للفرق المطلق بين النتائج المقاسة والمحسوبة لملامح سطح الماء لجميع النسب ) H/Hd( ، لا يتجاوز ) 4.63 ٪( في منطقة القمة، وأظهرت النتائج العددية لملامح
سطح الماء توافقًا جيدًا مع نتائج النموذج المادي. وقد قورنت النتائج التي حصلت عليها الدراسة تجريبيًا ورقميًا بواسطة ) SPH ( مع نتائج ) CFD ( وذلك كي
تكون النتائج أكثر طمأنةً. من جانب آخر أجريت مقارنات إضافية باستعمال البيانات المقحمة من ) USACE (، ومحطة تجربة الممرات المائية ) WES ،)
والمخططات التصميمية. فضلا عن أن تقنية SPH تُعَ د تقنية واعدة جدًا وفعالةً لتطبيقات التدفق السطحي الحر.
المقاييس
تفاصيل المقالة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
THIS IS AN OPEN ACCESS ARTICLE UNDER THE CC BY LICENSE http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
##plugins.generic.plaudit.displayName##
المراجع
Engineers, U.A.C.o., Corps of Engineers hydraulic design criteria. 1952, Waterways Experiment Station Vicksburg, Miss.
Johnson, M.C. and B.M.J.J.o.h.e. Savage, Physical and numerical comparison of flow over ogee spillway in the presence of tailwater. 2006. 132(12): p. 1353-1357.
Kanyabujinja, N.P., CFD modeling of ogee spillway hydraulics and comparison with physical model tests. 2015, Stellenbosch: Stellenbosch University.
Liu, G.-R., Meshfree methods: moving beyond the finite element method. 2009: Taylor & Francis.
Gingold, R.A. and J.J.J.M.n.o.t.r.a.s. Monaghan, Smoothed particle hydrodynamics: theory and application to non-spherical stars. 1977. 181(3): p. 375-389.
Lucy, L.B., A Numerical Approach to Testing the Fission Hypothesis. 82 (12): 1013–1924. 1977, December.
Dalrymple, R.A. and O. Knio. SPH modeling of water waves. in Coastal dynamics' 01. 2001.
Monaghan, J.J., A.J.J.o.w. Kos, port, coastal, and o. engineering, Solitary waves on a Cretan beach. 1999. 125(3): p. 145-155.
Monaghan, J.J.J.J.o.c.p., Simulating free surface flows with SPH. 1994. 110(2): p. 399-406.
Khayyer, A., H. Gotoh, and S.J.C.E. Shao, Corrected incompressible SPH method for accurate water-surface tracking in breaking waves. 2008. 55(3): p. 236-250.
Mokos, A., et al., Simulating wave overtopping on a complex coastal structure using SPH. 2020. 8(1): p. 55-65.
Canor, T. and V.J.I.j.f.n.m.i.e. Denoël, Transient Fokker–Planck–Kolmogorov equation solved with smoothed particle hydrodynamics method. 2013. 94(6): p. 535-553.
Amicarelli, A., et al., A Smoothed Particle Hydrodynamics model for 3D solid body transport in free surface flows. 2015. 116: p. 205-228.
Liu, M., Z.J.S.C.P. Zhang, Mechanics, and Astronomy, Smoothed particle hydrodynamics (SPH) for modeling fluid-structure interactions. 2019. 62(8): p. 984701.
Wang, Z.-B., et al., An overview of smoothed particle hydrodynamics for simulating multiphase flow. 2016. 40(23-24): p. 9625-9655.
Szewc, K., Development of smoothed particle hydrodynamics approach for modelling of multiphase flows with interfaces. 2013, Université de Lorraine.
Albano, R., et al., Modelling large floating bodies in urban area flash-floods via a Smoothed Particle Hydrodynamics model. 2016. 541: p. 344-358.
Lind, S.J., P. Stansby, and B.D.J.J.o.C.P. Rogers, Incompressible–compressible flows with a transient discontinuous interface using smoothed particle hydrodynamics (SPH). 2016. 309: p. 129-147.
Violeau, D. and B.D.J.J.o.H.R. Rogers, Smoothed particle hydrodynamics (SPH) for free-surface flows: past, present and future. 2016. 54(1): p. 1-26.
Ghazi, B., et al., Numerical investigation of hydraulic characteristics and prediction of cavitation number in Shahid Madani Dam's Spillway. 2019. 7(4): p. 323-332.
Alhashimi, D.S.A.M.J.I.J.o.S.E. and T. Research, CFD modeling of flow over ogee spillway by using different turbulence models. 2013. 2: p. 1682-1687.
Usta, E.J.U.m.s.t., METU, Ankara, TURKEY, Numerical investigation of hydraulic characteristics of Laleli Dam spillway and comparison with physical model study. 2014.
Gomez-Gesteira, M., et al., SPHysics–development of a free-surface fluid solver–Part 1: Theory and formulations. 2012. 48: p. 289-299.
Khatsuria, R.M., Hydraulics of spillways and energy dissipators. 2004: CRC Press.
Maynord, S.T., General spillway investigation: Hydraulic model investigation. 1985.
Jafari-Nodoushan, E., et al., Meshless particle modelling of free surface flow over spillways. 2016. 18(2): p. 354-370.
Chanel, P.G., An evaluation of computational fluid dynamics for spillway modeling. 2009.
Savage, B.M. and M.C.J.J.o.h.e. Johnson, Flow over ogee spillway: Physical and numerical model case study. 2001. 127(8): p. 640-649.
Gessler, D., CFD modeling of spillway performance, in Impacts of Global Climate Change. 2005. p. 1-10.
Yakun, G., et al., Numerical modelling of spillway flow with free drop and initially unknown discharge. 1998. 36(5): p. 785-801.