بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله،جزئیات تهیه یک مدل عددی برای شبیهسازی جریان توربلانس در درون بنادر رودخانهای - مربعی و مستطیلی - ارائه میشود. معادلات مورد استفاده در این مدلسازی از نوع انتگرالگیری شده در عمق میباشد. برای گسستهسازی معادلات حاکم بر مساله - پیوستگی و مومنتوم - ، از روش تفاضل محدود و برای حل معادلات تفاضلی متناظر از روش صریح استفاده شده است . همچنین ،به علت اهمیت زیاد شتابهای انتقالی، در این مدلسازی روشهای مختلفی مانندUPWIND-DOWNWIND و LAX جهت گسستهسازی این عبارات بکار گرفته شده است . شرایط مرزی حاکم از نوع جریان آزاد میباشد و شبکهبندی مورد استفاده از نوع متناوب - STAGGERED - میباشد. دوشکل از این نوع بنادر در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته است - بندر مربعیشکل و بندر مستطیلیشکل - . بندر مربعیشکل از نوع آزمایشگاهی بوده و نتایج عددی بدست آمده از مدل ریاضی با دادههای تجربی مقایسه گردیده است.
١- مقدمه
در گذشته ،بنادری باشکلها و اندازههای مختلف در امتداد رودخانهها ساخته شدهاندکه بعدها به علت رسوبگذاری پس از مدتی کارآرایی مطلوب خود را از دست دادهاند و یا بیاستفاده باقی ماندهاند.از طرفی دراغلب موارد استفاده از سواحل طبیعی رودخانههابرای لنگر انداختن کشتیها، معمولا به علت کافی نبودن عمق آب این نواحی برای آبخور کشتیها غیر ممکن است. بنابراین، باید برای ساخت حوضچههای ساحلی برای استفاده از راههای آبی تدابیری اتخاذ شود تا این بنادر کارآیی مورد انتظار را داشته باشند و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند و هزینههای نگهداری آنها زیاد نگردد. برای مطالعه نحوه لاینشینی در این گونه بنادر، نخستین گام عبارت از مطالعه الگوی گردش آب - ناشی ازاختلاف ممنتوم بین رودخانه و بندر میباشد - در درون بنادر مزبور است.
مطالعه بر روی الگوهای جریان توربلانس در درون بنادر رودخانه ای توسط تعدادی از پژوهشگران انجام یافته است . در این مقاله، دادههای تجربی یک گروه هیدرودینامیک دانشکده مهندسی عمران در دانشگاه دلفت - - Delft مورد استفاده قرار گرفته است ]١. [ اندازهگیریهای مزبور بر روی یک جریان حفرهای دایمی و همگن با سطح آزاد در یک بندر مربعی شکل با ابعاد m ١m× ١ انجام گرفته است . جریان گردشی ایجادشده در این بندر به واسطه یک دبی ثابت رودخانه به مقدار m3 s ٠٤٢,٠ بوجود میآیدکه در آن عمق آب برابر ١١,٠ متر وطول و عرض مدل رودخانه به ترتیب برابر ٥متر و ١متر است.
٣- روش عددی
برای شناخت بیشتر پدیدههای طبیعی بویژه در زمینه هیدرولیک میتوان از سه روش مدلسازی ١ - مدل فیزیکی ٢ - مدل تحلیلی ٣ - مدل عددی استفاده نمود . در استفاد ه از مدل فیزیکی هزینه و وقت زیادی لازم است هرچند که دقت این روش بالا است ولی سرعت آن مناسب نمیباشد و انتقال و گسترش آن نیز امکان پذیر نیست.مدل تحلیلی نیز با توجه به شرایط مرزی برای حالتهای بسیار ساده و خاص و با فرضیات ساده کننده امکان پذیر میباشد .
بنابراین با توجه به پیشرفت روز افزون موجود در علم کامپیوترو سرعت محاسبات آنها، روش عددی به روشهای دیگر ترجیح داده میشود.در این پژوهش نیز برای مطالعه شکل گردش آب در بنادر رودخانه یک مدل عددی تهیه شده است درگسستهسازی معادلات حاکم بر مساله از روش عددی تفاضلات محدود استفاده شده است و برای حل این معادلات از روش صریح استفاده شده است.در استفاده از روش صریح،شرط پایداری عددی مربوط به این روش ، تعیین و در مدل عددی اعمال شدهاست.
