توسعه روش هیدرودینامیک ذرات هموار برای مدل سازی جریان دوفازی آب-رسوب با استفاده از مدل رئولوژیکی? (I)

مطالعه تغییرات شکل سطح بستر رسوبی ناشی از حرکت جریان آب و ردیابی حرکت ذرات رسوب به علت ماهیت پیچیده خود یکی از مسائل مورد علاقه محققین در علم مکانیک سیالات می باشد. در دهه اخیر، مدل سازی جریان سیال به کمک روش های لاگرانژی از جمله روش هیدرودینامیک ذرات هموار بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه جهت انجام مدل سازی از توسعه کد متن باز اسفیزیکس دوبعدی بهره گرفته می شود و برای مدل سازی رفتار فاز رسوبات از مدل ویسکوپلاستیک μ (I) استفاده می شود که این مدل بر اساس ویژگی های دانه ها از جمله اینرسی و ضریب اصطکاک به دست آمده است. در ابتدا، برای بررسی عملکرد مدل ویسکوپلاستیک به کار گرفته شده در کد برای مساله تک فاز، از مدل آزمایشگاهی فروپاشی ستون دانه ای استفاده می شود که در آن میانگین گیری هارمونیک میان ویسکوزیته ذرات به کار می رود. مقایسه نتایج در این مرحله با مدل آزمایشگاهی بیان گر عملکرد مناسب مدل ویسکوپلاستیک می باشد. در ادامه، با توسعه کد به جریان دو فاز نیوتنی-غیرنیوتنی و اعمال ویسکوزیته هارمونیک برای تعامل ذرات دانه ای و استفاده از معادله اون برای تعامل دو فاز مختلف ، مساله شکست سد بر روی بستر متحرک مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاکی از آن است که مدل به کار گرفته شده در این تحقیق دقت قابل قبولی در مقایسه با مدل آزمایشگاهی دارد و می تواند برای شبیه سازی سیستم های دوفازی آب- رسوب به کار گرفته شود.