Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Kayvan Asghari,Mohammad-Reza Chamani
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور) کیوان اصغری (استاد راهنما) محمدرضا چمنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Dorri
مجید دری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Numerical Modeling of Wave Energy Dissipation by Perforated Screens
In this thesis, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method is used for modeling dissipation of wave energy with horizontal perforated plate placed under water surface in a towing tank. Previous research using two-dimensional linear potential theory and Darcy’s law is improved with Navier-Stokes equation. The developed SPH formulation applied to dam break and wave maker problems in order to validate the formulation. Validation was achieved through comparison of numerical and experimental results existed in the literature. A new particle neighbor search is also developed and used for reduction of simulation time and the computational cost of model. Furthermore, parallel processing is used for decreasing time of simulation. The reduction of computational cost of modeling was important aspect in this research in order to be able to reduce the particle size or in another word increase the number of particles. As a result, the model was capable of handling up to one hundred thousand particles, small enough to pass the hole of perforated plate. The simulation of dam break, wave maker, and wave reflection from a vertical wall are used to verify the parallel-processed two dimensional codes, written in C language. Variation of wave front position with respect to time shows a good agreement with laboratory data reported in the literature and indicates well-behavioral characteristics compared to experimental data of Shao and Lo (2003). Simulation of piston wave maker shows that the wave maker introduces regular wave perfectly, which is the indication of stability and accuracy of SPH method. Effect of artificial viscosity, frequency, and Mach number on reflection coefficient from a vertical wall is also investigated. If artificial viscosity is used, wave reflection coefficient from the vertical wall decreases from 0.96 to 0.67. The calculation of reflection coefficient is based on method introduced by Goda and Suzuki (1976) for generation of regular wave. Wave reflection coefficient value is sensitive to wave frequency and Mach number. As a last and most complicated problem, the horizontal perforated plate with forty percent porosity is located at the water surface, close to the end wall of the towing tank was simulated using complete 2-D Navier-Stokes equations. Results of perforated plate modeling were compared with Cho and Kim (2008) experimental data. The wave profiles are in good agreement with reported experimental data. It is found that the reflection coefficient of 0.62 and 0.71with respect to the dimensionless ratio of plate length to wavelength matches closely to the results of experimental data. In addition, the reduction of wavelengths (in case of constant plate length) reduces the reflection coefficient, which means that perforated plate effectively interact with surface waves to lessen the wave reflection.
در این پایان نامه با استفاده از روش بدون شبکه ی ذره مبنای SPH به مدل سازی استهلاک انرژی موج به وسیله ی صفحه ی مشبک افقی پرداخته شده است. مسأله ی موج در مخزنی بررسی شده است که در یک انتهای آن موج ساز و در انتهای دیگر صفحه ی مشبک افقی قرار دارد. الگوریتم جدیدی برای جستجوی ذرات مجاور ارایه شده است تا زمان مدل سازی کاهش یابد. علاوه بر الگوریتم جستجوی ذرات، از پردازش موازی با استفاده از SMP نیز استفاده شده است تا زمان محاسبات تا حد امکان کاهش یابد. درنتیجه ی این تمهیدات امکان مدل سازی بیش از یکصدهزار ذره در زمان کمی فراهم شده است و ذرات را می توان به حدی کوچک کرد که از حفره های صفحه ی مشبک عبور کنند. با مقایسه ی زمان مدل سازی به صورت موازی با دیگر الگوریتم های موجود، افزایش سرعتی تا 10 برابر مشاهده می شود. در ادامه الگوریتم طراحی شده و کد نوشته شده، برای مدل سازی مسأله ی شکست سد استفاده شده است. داده های موقعیت پیشانی موج به دست آمده از مدل سازی، تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی موجود در تحقیقات قبلی دارد و نشان دهنده ی صحت عملکرد الگوریتم است. سپس مسأله ی انعکاس موج از دیواره ی قایم بررسی شده است. نتایج این مدل سازی نیز تطابق بسیار خوبی با نتایج مورد انتظار دارد. در نهایت نیز مسأله ی مدل سازی صفحه ی مشبک افقی انجام شده است و نتایج با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی چو وکیم (2008) مقایسه شده است. مقادیر ضریب انعکاس 62/0 و 71/0 برای نسبت طول صفحه به طول موج 13/0 و 11/0، تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی چو و کیم دارد. در این کار برای اولین بار مسأله ی برخورد موج با صفحه ی مشبک، با استفاده از حل کامل معادلات ناویر-استوکس انجام شده است. این در حالی است که مطالعات قبلی در این زمینه از جریان پتانسیل برای مدل سازی استفاده کرده اند. کلمات کلیدی: 1- صفحه ی مشبک 2- انعکاس موج 3- روش SPH 4- SMP 5- جستجوی ذرات مجاور

ارتقاء امنیت وب با وف بومی