روش بهبود یافته هیدرودینامیک ذرات روان برای شبیه سازی جریان سرریز لبه تیز

تحقیق پیش رو به بررسی عددی جریان روگذر از یک سرریز لبه تیز بر اساس روش هیدرودینامیک ذرات روان در حالت دو بعدی می پردازد. میدان جریان حاصل شدیدا پویا بوده و سطح آزاد آن به دلیل جریان روگذر تغییر شکل و انحنای زیادی دارد. دامنه حل در امتداد افق بین مرزهای ورودی (بالادست) و خروجی جریان (پایین دست) گسترش یافته حال آن که جریان در امتداد قائم بین کف آبراهه و سطح آزاد متحرک محدود است. رویکردی متفاوت برای شروع محاسبات و اختصاص شرایط اولیه پیشنهاد شده است که همگرایی نسبتا سریع جریان به حالت ماندگار را به دنبال دارد. همچنین جمله تصحیح هیدرواستاتیک با هدف بهبود خاصیت حفظ حجم سیال به معادله بقای جرم در شکل گسسته افزوده شده است. صحت این ادعا با شبیه سازی طولانی مدت مخزن هیدرواستاتیک در حضور و نیز عدم حضور جمله مذکور تصدیق می شود. افزون بر آن، نتایج از افزایش دقت محاسبات در پیش بینی تراز افتان آب در مخزن بالادست سرریز برای حالت بدون جریان ورودی حکایت می کند. بدین منظور یک رابطه تقریبی در قالب حل تحلیلی معادله بقای جرم ارائه شده است. ضمن مقایسه نتایج تحقیق حاضر با داده های آزمایشگاهی موجود برای نیم رخ تیغه جریان عبوری از سرریز و نیز توزیع سرعت و فشار، تطابقی رضایت بخش حاصل شده است.