توسعه مدل غیرهیدروستاتیک دو بعدی در قائم برای شبیه سازی جریانهای با سطح آزاد

در این تحقیق، جزئیات توسعه یک مدل عددی دو بعدی و در قائم غیرهیدروستاتیک برای شبیه سازی جریانهای با سطح آزاد ارائه شده است. معادلات حاکم بر این مدل، معادلات ناویر استوکس انتگرال گیری شده در عرض هستند که با استفاده از روش حجم محدود و در مختصات کارتزین گسسته سازی شده و به کمک روش پروجکشن (Projection) حل شده اند. مدل آشفتگی به کار رفته، مدل دو معادله ای است. در مدل توسعه داده شده، برای مدلسازی سطح آزاد آب ارتفاع سلولهای لایه آخر متغیر و متناسب با تراز سطح آب در نظر گرفته شده است. یکی از محاسن این مدل نسبت به مدلهای توسعه داده شده در مختصات سیگما و منحنی الخط، بالاتر بودن سرعت آن است. لذا این مدل برای شبیه سازی جریانهای با سطح آزاد در شرایطی که تغییرات تراز آب و بستر شدید نیست مناسب تر است. پس از توسعه، مدل برای شبیه سازی الگوی جریان و رقوم سطح آب در مسایل مختلف مانند انتشار موج استوکس، شبیه سازی موج ایستاده و جریان عبوری از ترانشه به کار گرفته شده است. مقایسه نتایج عددی با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی، نشان می دهد که مدل ارائه شده در شرایطی که فرض فشار هیدروستاتیک صادق نیست، می تواند جریانهای با سطح آزاد را به خوبی شبیه سازی نماید.