Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Bijan Boroomand
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور) بیژن برومندقهنویه (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Mahdi Zandi Atashbar
سید مهدی زندی آتشبار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388
In this research, a new simple meshless method is presented for the solution of incompressible inviscid fluid flow problems with moving boundaries. A Lagrangian formulation established on pressure, as a potential equation, is employed. In this method, the approximate solution is expressed by a local linear combination of exponential basis functions (EBFs), with complex-valued exponents, satisfying the governing equation within subdomains. The compatibility between the subdomains is weakly satisfied through the minimization of a suitable norm written on the residuals of the continuity conditions. The numerical solution is performed in a time marching approach using an implicit algorithm. The use of EBFs helps to find nodal velocities with high accuracy leading to a precise geometry updating. The developed Lagrangian meshless algorithm is applied to variety of linear and nonlinear benchmark problems. Non-linear sloshing fluids in rigid rectangular two-dimensional basins are particularly addressed. Also, another Lagrangian algorithm based on velocity potential is represented using this new local meshless method. In this part, a fix grid method is developed that fluid boundaries are moved only. So more disturbed surfaces may be simulated with this approach. More benchmark problems (for example dam break problem) are simulated using velocity potential. Simulations show that the presented time marching with the new meshless method based on local EBFs give accurate results that have good agreement with analytical and experimental data. Key Words Free surface flow, Lagrangian approach, Numerical simulation, Velocity potential, Nonlinear sloshing, and Dam break problem.
در این رساله فرم محلی روش بدون شبکه توابع پایه نمایی برای شبیه سازی سیال تراکم ناپذیر دارای سطح آزاد توسعه داده شده است. روش مذکور پیش تر برای معادلات هلمهولتز، پواسون، الاستیسیته و موج الاستیک بسط داده شده است و توانایی حل مسائل با دامنه های نامنظم و توزیع درجات آزادی نامنظم را دارا می باشد. لذا استفاده از این روش برای مسائل غیرخطی سیال دارای سطح آزاد که هندسه حل و توزیع ذرات سیال دائماً در حال تغییر است، می تواند قابل توجه باشد. بر این اساس معادلات حاکم بر سیال تراکم ناپذیر دارای سطح آزاد در دو حالت فشار و پتانسیل سرعت در نظر گرفته شده و الگوریتم لاگرانژی حل برای هر دو حالت توسعه داده شده است. به این ترتیب روش بدون شبکه کارآمدی حاصل شده که امکان حل مسائل مختلف با تغییرات زیاد هندسه را فراهم می سازد. در حل بر مبنای فشار درجات آزادی به مانند ذرات سیال حرکت کرده و مشخصه های آن ها بر مبنای مفاهیم لاگرانژی حرکت بهنگام می گردد. استفاده از درجات آزادی کمتر، گام های زمانی بزرگتر و عدم نیاز به تولید شبکه محاسباتی و جابجایی آن همراه با سیال از جمله نکاتی است که در روش ارائه شده وجود دارد. الگوریتم زمانی پیشنهادی نیز با روش توابع پایه نمایی به خوبی سازگار بوده و در کنترل تغییرات حجم سیال بسیار موثر است. در روش حل ارائه شده بر مبنای پتانسیل سرعت، از آنجا که فقط اطلاعات سطح آزاد به صورت لاگرانژی دنبال می شود، امکان حل بر روی یک شبکه منظم از نقاط وجود خواهد داشت. به این ترتیب فقط مرزهای سیال بر روی شبکه منظم نقاط جابجا می شوند و لذا تغییرات بسیار زیاد هندسه حل قابل شبیه سازی است. الگوریتم زمانی ارائه شده در هر دو حالت ضمنی بوده و از پایداری خوبی برخوردار است. مسائل متعددی با استفاده از هر دو روش تحلیل شده و نتایج با چندین آزمایش و نیز حل عددی دیگران مقایسه شده است. همچنین در این رساله با استفاده از فرم مرزی روش توابع پایه نمایی شیوه ای نو در حل مواد تراکم ناپذیر ارائه شده است. در این روش امکان تحلیل مواد با تراکم ناپذیری کامل با استفاده از معادلات استاندارد الاستیسیته بر مبنای جابجایی بدون هرگونه روند تکراری فراهم شده است. البته معادلات مذکور در فرم مخلوط فشار- جابجایی نیز بررسی شده است. در این بخش نیز مسائل مختلفی بررسی و مقایسه شده است. چنین رویکردی در حل مسائل محیط های تراکم ناپذیر می تواند مبنای توسعه دیگر روش های عددی قرار گیرد. کلمات کلیدی: سیال دارای سطح آزاد، مرزهای متحرک، تحلیل لاگرانژی سیال، الاستیسیته، تراکم ناپذیری، پتانسیل سرعت، توابع پایه نمایی، روش بدون شبکه محلی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی