مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی تولید امواج نامنظم کاملا غیرخطی با استفاده از موج ساز باله ای

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه فردوسی مشهد
2 دانشگاه مهندسی فناوریهای نوین قوچان
3 استاد دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
بررسی عددی تاثیر امواج دریا بر سازه های دریایی و همچنین تجهیزات طراحی شده برای جذب انرژی امواج، نیازمند تولید موج مورد نظر با ویژگی های مشخص می باشد. در این پژوهش، یک روش عددی برای تولید امواج نامنظم کاملاً غیر خطی با فرض جریان لزج با حل کامل معادلات ناویر استوکس ارائه شده است. برای این منظور، برای مدلسازی حرکت موج ساز باله ای در درون آب از روش حوزه حل مجازی و برای ردیابی سطح آزاد سیال از روش نسبت حجمی سیال و همچنین برای میرا کردن امواج بازگشتی از انتهای حوزه حل، از روش افزایش ویسکوزیته سیال در این ناحیه استفاده شده است. مدل عددی به کار گرفته شده در این پژوهش بر مبنای روش حجم کنترل بوده و از روش گام زمانی جزئی دو مرحله ای برای جداسازی معادلات پیوستگی و مومنتوم استفاده شده است. در ابتدا پیشینه ی پژوهشی روش های مختلف تولید امواج به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و در گام بعدی، برای نشان دادن قابلیت های روش عددی توسعه یافته، سه موج با ارتفاع و تیزی متفاوت مدلسازی شده است. نتایج نشان می دهد که روش عددی مورد استفاده به خوبی می تواند امواج نامنظم مختلف خطی تا کاملا غیر خطی با تیزی زیاد را مدلسازی کند. علاوه بر این می توان با استفاده از روش ارائه شده، امواج مورد نظر در آب های کم عمق و عمیق را با دقت خوبی مدلسازی کرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Investigation of Fully Nonlinear Irregular Wave Generation Using a Flap-Type Wavemaker

نویسندگان English

Mehran Saadati nasab 1
Morteza Anbarsooz 2
Mohammad Passandideh-Fard 3
1 Ferdowsi University of Mashhad
3 Professor of Ferdowsi University of Mashhad
چکیده English

Numerical investigations of the effects of ocean water waves on the structures and also the devices designed to capture energy from waves, primarily need proper generation of desired water waves with Specific features. In this study, a numerical method for generation of nonlinear irregular waves is proposed for viscous flow simulations based on Navier-Stokes equations. The numerical method is based on a control-volume approach where a two-step projection method is used to solve the governing equations. In this regard, the motion of the flap-type wavemaker inside the water is simulated using the fast-fictitious domain method, the VOF method is used to capture the free surface evolutions and high-viscosity regions are employed to damp the reflecting waves. First, various methods of wave generation for the numerical wave tanks, available in the literature, are reviewed and next, three waves with different wave steepness are simulated to demonstrate the capabilities of the proposed method. Results show that the method can effectively produce irregular waves, from linear waves up to the steep nonlinear ones. Furthermore, shallow to deep water waves can be generated with reasonable accuracy using the proposed method.

کلیدواژه‌ها English

Irregular wave
Volume of fluid
Fast fictitious domain
Flap type wave maker