نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان

چکیده

در این مقاله، روش بدون شبکه توابع پایه نمایی برای شبیه‌سازی امواج هارمونیک تولید شده توسط موج‌ساز پیستونی در سیال دارای سطح آزاد ارائه شده است. فرمول‌بندی روش ارائه شده بر اساس رویکرد اویلری- لاگرانژی مخلوط و مبتنی بر پتانسیل سرعت است. در روش بدون شبکه توابع پایه نمایی برای گسسته‌سازی دامنه حل فقط از تعدادی نقطه روی مرزهای سیال استفاده می‌شود. با توجه به استفاده از الگوریتم اویلری- لاگرانژی مخلوط، به‌منظور به‌‌هنگام‌سازی هندسه حل در طی زمان، نقاط سطح آزاد فقط در راستای قائم جابه‌جا می‌شود. برای جلوگیری از برگشت امواج به داخل دامنه، در انتهای کانال موج از میرایی مصنوعی استفاده شده است. با استفاده از روش بدون شبکه ارائه شده، امواج غیرخطی با دامنه بزرگ شبیه‌سازی و نتایج با دیگر روش‌ها مقایسه شده است. روش حاضر با وجود هزینه اندک محاسباتی از دقت مطلوبی برخوردار است<span lang="FA" style="letter-spacing: -0.3pt; font-family:;" dir="RTL" yes;"="" en-us;="" roman";="" new="" "times="" 11pt;="" lotus";="" b="" fa;="" bold";="" roman="">.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation of Harmonic Waves Generated by the Piston-type Wave-maker in the Wave Flume via the Exponential Basis Functions Mesh-free Method and MEL Formulation

نویسندگان [English]

  • S. M. Zandi
  • A. Rafizadeh

چکیده [English]

In this article, a meshless method based on exponential basis functions (EBFs) is presented to simulate the harmonic waves with moving free-surfaces generated by the piston-type wave maker. Accordingly, velocity potential is adopted in a Mixed Eulerian-Lagrangian (MEL) approach. Boundary conditions are met through a point-wise collocation approach. In order to update the geometry in the simulation time, the free surface points are only moved vertically. To reduce the reflection in the wave flume, a damping zone is added at the far end opposite to the wave maker, where  the velocity is modified by adding an artificial damping term. The results indicated the ability of this numerical method in simulating free surface flow problems like non-linear waves with a good accuracy, as well as suitable performances and the least run time calculation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Harmonic waves
  • Piston-type wave maker
  • Wave flume
  • Mixed Eulerian-Lagrangian
  • exponential basis functions
  • Meshless method
1. Idelsohn, S. R., Oñate, E., and Del, P. F., “A Lagrangian Meshless Finite Element Method Applied to Fluid-structure Interaction Problems”, Computers and Structures, Vol. 81, pp. 655-671, 2003.
2. Liu, G. R., Mesh Free Methods: Moving Beyond Finite Element Method, Taylor & Francis, 2010.
3. Boroomand, B., Soghrati, S., and Movahedian, B., “Exponential Basis Functions in Solution of Static and Time Harmonic Elastic Problems in a Meshless Style”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 81, pp. 971-1018, 2010.
4. Boroomand, B., and Mossaiby, F., “Generalization of Robustness Test Procedure for Error Estimators, Part I: Formulation for Patches Near Kinked Boundaries”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 64, pp. 427-460, 2005.
5. Shamsaei, B., and Boroomand, B., “Exponential Basis Functions in Solution of Laminated Structures”, Composite Structures, Vol. 93, pp. 2010-2019, 2011.
6. Shahbazi, M., Boroomand, B., and Soghrati, S., “A Mesh-free Method using Exponential Basis Functions for LAminates Modeled by CLPT, FSDT and TSDT; Part I: Formulation”, Composite Structures, Vol. 93, pp. 3112-3119, 2011.
7. Zandi, S. M., Boroomand, B., and Soghrati, S., “Exponential Basis Functions in Solution of Incompressible Fluid Problems with Moving Free Surfaces”, Journal of Computation Physics, Vol. 231, pp 505-527, 2012a.
8. Zandi, S. M., Boroomand, B., and Soghrati, S., “Exponential Basis Functions in Solution of Problems with Fully Incompressible Materials: A Mesh-free Method”, Journal of Computational Physics, Vol. 231, pp. 7255-7273, 2012b.
9. Ma, Q. W., “MLPG Method Based on Rankine Source Solution for Simulating Nonlinear Water Waves”, CMES, Vol. 9, No. 2, pp.193-209, 2005.

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی