شبیه سازی دو بعدی اثر امواج منظم بر موج شکن های شناور مهارشده به روشSPH
[پایاننامه]
/احسان دلاوری
: مهندسی عمران
، ۱۳۹۶
۱۴۸ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
دکتری
مهندسی عمران - سازه های هیدرولیکی
۱۳۹۶/۰۶/۰۱
صنعتی سهند
بررسی رفتار سازه های شناور و نیمه شناور در معرض امواج دریا، یکی از زمینه های پژوهشی مورد علاقه بسیاری از محققان در مهندسی سواحل و فراساحل است .موج شکن های شناور بخشی از این نوع سازه ها را تشکیل می دهند .استهلاک انرژی امواج ورودی به نواحی حفاظت شده، یکی از کاربردهای این نوع سازه ها است .برخورد امواج دریا باعث ایجاد حرکاتی بزرگ در این گونه سازه ها شده و بر روی عملکرد و پایداری آنها به شدت موثر است .لذا پیش بینی صحیح رفتار این نوع سازه ها در برخورد با امواج دریا و کاهش خطا در محاسبه میزان حرکات سازه شناور و در نتیجه، مشخصات موج عبوری می تواند باعث افزایش دقت در طراحی این گونه سازه ها گردد .با توجه به مشکلاتی که در روشهای عددی بر پایه شبکه وجود دارد، از قبیل اعوجاج شبکه ها در مسائل با تغییر شکل زیاد، در این رساله، رفتار حرکتی موج شکن های شناور مهار شده، به عنوان یکی از انواع سازه های شناور، با استفاده از روش عددی هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) مورد بررسی قرار گرفته است .روش هیدرودینامیک ذرات هموار یک روش لاگرانژی بر پایه ذرات است که در آن ناحیه محاسباتی به چندین ذره تقسیم می شود .در مدل عددی توسعه داده شده، سازه به صورت جسم صلب فرض شده و از فرض سیال با تراکم پذیری کمcompressible SPH) - (Weaklyاستفاده شد .در ابتدا، جهت بهبود عملکرد رابطه Monaghan در شبیه سازی نیروهای هیدرودینامیکی حاصل از اندرکنش سازه-سیال، اصلاحاتی بر روی این رابطه صورت گرفت .در اصلاح صورت گرفته، اثر حرکات ناشی از موج سازه در اندرکنش میان سازه و سیال نیز در رابطه منظور شده است .در ادامه، اثر مهار بر رفتار سازه به دو صورت مورد بررسی قرار گرفت .در حالت اول، مهار به صورت ذرات SPH و با رفتار ارتجاعی شبیه سازی گردید .در این حالت جهت بهبود نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، الگوریتمی جهت مدل سازی اندرکنش سازه-مهار ارائه شد .در حالت دوم، با استفاده از معادلات دیفرانسیل حاکم بر مهار، نیروی کششی موجود در مهار در محل تماس با سازه محاسبه شده و از نیروی مذکور برای شبیه سازی رفتار حرکتی سازه استفاده شد .در این حالت نیز، برای محاسبه نیروی کششی مهار از روش SPH استفاده گردیده و اثر جریان و موج نیز بر روی سیستم مهاری و در نتیجه بر روی رفتار حرکتی سازه در نظر گرفته شد .جهت ارزیابی مدل های عددی توسعه داده شده، چند مسئله مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج حاصل از داده های آزمایشگاهی موجود در منابع و یا با نتایج تئوری مقایسه گردید .بررسی ها نشان می دهد که مدلهای عددی پیشنهادی در این رساله می توانند پاسخ های حرکتی موج شکن های شناور را با دقت مناسبی پیش بینی کنند .بررسی های صورت گرفته بر روی سازه های شناور آزاد نشان می دهد که مدل های عددی پیشنهادی می توانند تا حدود ۳۶ درصد رفتار حرکتی سازه را با دقت بیشتری پیش بینی کنند .همچنین در سازه های دارای یک درجه آزادی، بهبود پاسخ های حرکتی سازه، در برخی موارد به حدود ۳۳ درصد نیز می رسد .به طور کلی، روش های پیشنهادی در این رساله، پاسخ های حرکتی سازه های شناور را با دقت بیشتری نسبت به روش های موجود پیش بینی می کنند .با این وجود، افزایش دقت پیش بینی میدان فشار هنوز به مطالعات بیشتری نیاز دارد .