VOF ӘДІСІМЕН 3D ДАМБАНЫҢ БҰЗЫЛУЫН САНДЫҚ ТҮРДЕ МОДЕЛЬДЕУ

Плотиналар су жинау және сақтау, электр энергиясын өндіру, су тасқынынан қорғаудың және суарудың маңызды нысандарының бірі болып табылады. Бұл мақалада плотинаның бұзылуын үш өлшемді модельдеудің сандық нәтижелері берілген. Ұсынылған сандық модель сандық нәтижелерді эксперименттік өлшемдермен және басқа авторлардың сандық нәтижелерімен салыстыру арқылы расталды. Сандық әдіс сығылмайтын тұтқыр сұйықтықтың ағынын сипаттайтын Навье-Стокс теңдеуінде негізделген. Су бетінің қозғалысы массаны қатаң сақтауға әкелетін сұйықтық көлемдер әдісі (VOF) арқылы іске асырылады. 3D модельдің нақтылығы мен сенімділігі шағын дамбаның бұзылуына арналған зертханалық тәжірибені қолдана отырып сыналды. Көрсетілген модель ағынның соққы қысымын дәл болжайтыны айқындалған. Дамба бұзылғаннан кейін кедергінің қай бөлігінде максималды қысым болатыны анықталды. Плотинаның бұзылуын үш өлшемді модельдеуде әртүрлі кедергілер қарастырылды, олардың көмегімен соққы қысымын төмендетуге болады. Аталған сандық нәтижелерден кедергінің тиімді түрі екені нақтыланды және оны негізгі плотина үшін қосымша қауіпсіздік дамбасы ретінде пайдалана аламыз.

1. Brufau P, Vázquez-Cendón ME, García-Navarro P. (2002), "A numerical model for the flooding and drying of irregular domains", Int J Numer Methods Fluids, Vol. 39 No. 3, pp. 247–75.

2. Jha A.K., Akiyama J., Ura M. (1995), "First- and second-order flux difference splitting schemes for dam-break problem", J Hydraul Eng, Vol. 121 No. 12, pp. 877–84.

3. Zhou J.G., Causon D.M., Mingham C.G., Ingram D.M. (2004), "Numerical prediction of dambreak flows in general geometries with complex bed topography", J Hydraul Eng, Vol. 130 No. 4, pp. 332–40.

4. Scardovelli R., Zaleski S. (1999), "Direct numerical simulation of free-surface and interfacial flow", Ann. Rev. Fluid Mech., Vol. 31, pp. 567–603.

5. Shigematsu T., Liu P.L., Oda K. (2004), "Numerical modeling of the initial stages of dam-break waves", J Hydraul Res, Vol. 42 No. 2, pp. 183–95.

6. Harlow F.H., Welch J.E. (1965) "Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flow of fluid with free surface", Phys Fluids, Vol. 8 No. 12, pp. 2182–9.

7. Koshizuka S., Oka Y. (1996) "Moving-particle semi-implicit method for fragmentation of incompressible fluid", Nucl Sci Eng, Vol. 123 No. 3, pp. 421–34.

8. Shao S., Lo E.Y. (2003), "Incompressible SPH method for simulating Newtonian and non-Newtonian flows with a free surface", Adv Water Resour, Vol. 26 No. 7, pp. 787–800.

9. Colagrossi A., Landrini M. (2003), "Numerical simulation of interfacial flows by smoothed particle hydrodynamics", J Comput Phys, Vol. 191 No. 2, pp. 448–75.

10. Monaghan J.J., Rafiee A. (2013), "A simple SPH algorithm for multi-fluid flow with high density ratio", Int J Numer Methods Fluid, Vol. 71 No. 5, pp. 537–61.

11. Abdolmaleki K., Thiagarajan K.P., Morris-Thomas M.T. (2004), "Simulation of the dam break problem and impact flows using a Navier-Stokes solver", 15th Australasian fluid mechanics conference the University of Sydney.

12. Lobovský L., Botia-Vera E., Castellana F., Mas-Soler J., Souto-Iglesias A. (2014), "Experimental investigation of dynamic pressure loads during dam break" J Fluid Struct, Vol. 48, pp. 407–34.

13. Kleefsman K.M.T., Fekken G., Veldman A.E.P., Iwanowski B., Buchner B. (2005) "A volumeof- fluid based simulation method for wave impact problems", J Comput Phy, Vol. 206 No. 1, pp. 363–93.

14. Ozmen-Cagatay H., Kocaman S. (2011), "Dam-break flow in the presence of obstacle: experiment and CFD simulation", Eng Appl Comp Fluid, Vol. 5 No 4, pp. 541–52.

15. Nsom B., Debiane K., Piau J.M. (2000), "Bed slope effect on the dam break problem", J Hydraul Res, Vol. 38 No. 6, pp. 459–64.

16. Park I.R., Kim K.S., Kim J., Van S.H. (2012), "Numerical investigation of the effects of turbulence intensity on dam-break flows", Ocean Eng, Vol. 42, pp.176–87.

17. Yang J., Stern F., Sharp J. (2009), "Interface immersed-boundary/level-set method for wave–body interactions", Comput. Phys, Vol. 228 No. 17, pp. 6590–6616.

18. Zhang Y., Zou Q., Greaves D., Reeve D., Hunt-Raby A., Graham D., James P., Lv X. (2010), "A level set immersed boundary method for water entry and exit", Commun. Comput. Phys., Vol. 8 No. 2, pp. 265–288.

19. Zhang C., Lin N., Tang Y., Zhao C. (2014), "A sharp interface immersed boundary/VOF model coupled with wave generating and absorbing options for wave-structure interaction", Comput. Fluids, Vol. 89, pp. 214–231.

20. Hirt C.W., Nichols B.D. (1981), "Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries", J Comput Phys, Vol. 39, pp. 201–25.