Skip to main content
SUPERVISOR
Shahriar Mansourzadeh,Asghar Bohlooli,Abdolreza Kabiri,Bijan Boroomand
شهریار منصورزاده (استاد مشاور) اصغر بهلولی (استاد راهنما) عبدالرضا کبیری سامانی (استاد راهنما) بیژن برومندقهنویه (استاد مشاور)
 
STUDENT
Elham Jafarzadeh
الهام جعفرزاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1394

TITLE

Modeling of interaction between waves and a submerged flexible breakwater
The coast's natural processes always affect the border between sea and beach and create different changes and transformations, differing with time and situation. The construction of some marine structures to deal with the waves, due to inconsistencies with environmental protection, disrupts the natural cycle in these areas. Therefore, to protect the coasts, environmental friendly structures must be applied instead of complex structures. In the present study, an environmental friendly flexible breakwater was considered as an alternative to rigid breakwaters for wave energy dissipation and beach protection. This type of breakwater reduces construction time and costs, as well as eases the installation and operation. This type of breakwater works differently from other models due to the range of motion, realating to how it is connected to the base and the structure's ability to move easily. Therefore, in the present study, analytical, numerical, and experimental modeling of this structures under the influence of coastal waves were performed. In analytical modeling, the structure was assumed as a uniform beam with a length l, horizontally moving over three different combinations of supports. The amount of displacement of the structure was calculated, applying the waves forces applied on the structure. Then, by employimg the Hamilton method, the principle of equilibrium and by interpolating the motion of the structure, the amount of displacement of the structure was obtained as a function of time and space. To study the effect of this motion on the wave, by numerical modeling of the structure under the impact of displacement, the amount of vibration created by the structure was evaluated. Finally, considering the linear wave equations, using the principle of superposition, the impacts of incident and reflected waves on each other was investigated. To validate the analytical results, the results of a laboratory modeling were used. In numerical simulation, the fluid volume method was used for modeling the free surface. For this purpose, a rigid circular structure was simulated. ______________________________________________
فرآیندهای طبیعی ساحل همواره مرز دریا و خشکی را تحت تأثیر قرار داده و تغییرات و دگرگونیهای مختلفی را در طول زمان بهوجود میآورند. ساخت برخی از سازههای دریایی بهمنظور مقابله با امواج، بهدلیل مغایرت با حفظ محیطزیست، باعث اختالل در روند چرخه طبیعی در این مناطق میشود. لذا برای حفظ سواحل، سازههای سازگار با محیطزیست، باید جایگزین سازههای مشکلآفرین شوند. در این تحقیق یک موجشکن منعطف سازگار با محیطزیست بهعنوان یک گزینهی جایگزین موجشکنهای صلب بهمنظور اتالف انرژی موج و حفاظت از ساحل مورد بررسی قرار میگیرد. این نوع موجشکن باعثکاهش زمان و هزینههایساخت و بهرهبرداری و نیز سهولت در نصب و اجرا میشود. این نوع موجشکن در ارتباط با دامنهی حرکت و نحوهی اتصال به کف و قابلیت حرکت بیشتر سازه، نسبت به نمونههای دیگر متفاوت عمل میکند. از اینرودر تحقیق حاضر، به مدلسازی تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی رفتار این سازه تحت تأثیر امواج ساحلی پرداخته میشود. در مدلسازی تحلیلی، سازه بهصورت یک تیر با تکیهگاههای مختلف در نظر گرفته شده و با اعمال نیروی وارده از طرف موج بر روی سازه میزان جابهجایی سازه محاسبه میشود. سپس به کمک روش همیلتون و اصل تعادل و همچنین درونیابی حرکت سازه، میزان جابهجایی سازه بهصورت تابعی از زمان و مکان بهدست میآید. در ادامه بهمنظوربررسی اثر این حرکت بر روی موج وارده با مدلسازی عددی سازه تحت تأثیر جابهجایی بهدست آمده، میزان ارتعاش ایجاد شده توسط سازه بررسی میشود و در نهایت با درنظر گرفتن معادالت موج خطی، با استفاده از اصل جمع آثار قوا، به بررسی تأثیر دو موج بر یکدیگر پرداخته میشود. بهمنظور صحتسنجی نتایج تحلیلیاز نتایج مدلسازیآزمایشگاهیبهرهگیریمیشود. در مدلسازی عددی از روش حجـم سـیال بـرای مدلسازی سـطح آزاد اسـتفاده میشود. برای این منظور از یک مدل صلب دایرهای استفاده میشود و سپس با در نظر گرفتن شرایط آزمایشگاهی و واسنجی مدل با تغییر ضرایب، مدل عددی برای دو مدل آزمایشگاهی کالیبره شدهودر ادامه انجام تستهایی که در آزمایشگاه امکانپذیر نبوده است مانند شیبهای ساحلی کمتر از 1 درصد بهصورت عددی مورد ارزیابی قرار میگیرند. نتایج نشاندهندهی آن است که با توجه به سادگی نصب و اجرای مدل منعطف دایرهای به نظر میرسد، استفاده از آن توجیهپذیرباشد. همچنین در مدلسازی عددی به بررسی میدان جریان و آشفتگیهای ایجاد شده در اطراف سازه پرداخته شد. در ادامه بررسی، مطالعات آزمایشگاهی گستردهای در خصوص بررسی رفتار سازه در آزمایشگاه هیدرودینامیک پژوهشکدهی علوم و تکنولوژی زیردریای دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شده است. بهمنظور بررسی این سازه در شرایط آب کمعمق و متوسط با استفاده از یک صفحهی شیبدار عمق آب تا پای سازه کم شده است. با بررسی ضرایب انعکاس و انتقال در شرایط مختلف موج، سازه و شیب، عملکرد این سازه با نمونهی صلب و نتایج آزمایشهای سایر محققین مقایسه شده است. نتایج نشان میدهند که این سازه برای اکثر شرایط ایجاد شده با هدف اتالف انرژی موج، بهصورت کاربردی و مفید عمل کرده است. در مطالعه حاضر در دامنه پارامترهای مورد بررسی برای ارتفاعات موج 901/0 و 923/0 متر، شکست موج یا تقابل امواج تابشی و منعکس شده شرایط را تغییرداده و عملکرد سازه در ارتفاع موج 923/0 وقطر سازه 91/0 متر امکان اتالف بیشترانرژی موج را فراهم میآورد.عالوه بر این، مقایسهنتایج استخراج شده در مورد عمق استغراق نشان داد که حداکثر کاهش انرژی پس از سازه در کمترین عمق استغراق ایجاد میشود. نتایج نشان میدهند که حرکات سازه به میزان قابلتوجهی در کاهش انرژی موج تأثیر میگذارد. همچنین بیشترین شیب ساحل با تسهیل در شرایط شکست موج باعث اتالف بیشتر انرژی توسط سازه میشود. دامنههای بزرگ موج میتوانند باعث ایجاد حرکات زیاد سازه شوند؛ اما تقابل بین موج تابشی و موج پراکنده شده از سمت سازه نقش اصلی را در اتالف انرژی موج ایفا میکند. کلمات کلیدی: اندرکنش سیال و سازه، روش عددی حجم سیال، غشای بادشونده، مدلسازی عددی، تحلیلی و آزمایشگاهی، موج-

ارتقاء امنیت وب با وف بومی