کاربرد الگوی WAFدر شبیه‌سازی عددی امواج غلتشی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه شیراز

چکیده

در این مقاله الگوی شار متوسط وزن‌دار (WAF) برای حل معادلات غیر خطی آب کم‌عمق و بررسی تکامل و انتشار امواج غلتشی در آبراهه های با شیب تند به‌کار رفته است. در حقیقت این الگو دقت شارهای محاسبه‌شده توسط روش کلاسیک HLL را افزایش می دهد. همچنین الگوی WAF علاوه بر توانایی شبیه‌سازی ناپیوستگی های مرتبط با امواج غلتشی، یک رهیافت قوی برای از بین بردن ناپایداری-های عددی ناشی از عمق ناچیز آب، که معمولاً در شبیه‌سازی امواج غلتشی مشاهده می شوند، ارائه می نماید. نیم‌رخ های محاسبه‌شده عمق آب و سرعت جریان تطابقی رضایت‌بخش را با حل تحلیلی موجود نشان می دهند. نتایج عددی مربوط به تکامل زمانی دامنه‌ی موج برای جریان هایی با اعداد فرود مختلف با آنچه که از یک مدل دیگر به‌دست می آید، مقایسه شده اند. هم‌چنین مقایسه هایی میان نتایج این دو مدل برای تاریخچه‌ی زمانی عمق آب صورت پذیرفته است. تطابق مشاهده شده، از کارایی و دقت الگوی پیشنهادی در مدل‌سازی امواج غلتشی حکایت می کند و این در حالیست که الگوی حاضر در پیاده‌سازی رایانه‌ای ساده‌تر است و به زمان اجرایی کوتاه‌تر نیاز دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of WAF Method in Numerical Simulation of Roll Waves

نویسندگان [English]

  • A. Mahdavi
  • N. Talebbeydokhti
چکیده [English]

In this paper, the weighted average flux (WAF) method is used to investigate the development and propagation of roll waves in inclined steep channels. In fact, the WAF method improves the accuracy of the classic HLL scheme in evaluating numerical interface fluxes. The present shallow water solver is capable of efficiently capturing flow discontinuities associated with roll waves. In addition, it provides a robust approach to eliminate the numerical instabilities due to small water depths usually encountered in roll wave modeling. The simulated free surface profile and flow velocity show very satisfactory agreement with available analytical solution. The numerical results for time evolution of wave amplitude under different undisturbed Froude numbers are compared with those obtained by another numerical model. Comparisons are also made between water depth time histories computed by these two models. The observed agreement implies the efficiency and accuracy of the present scheme while it is relatively simpler in computer implementation and consumes shorter simulation run times.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nonlinear shallow water equations
  • roll wave
  • shock capturing scheme
  • weighted average flux
CAPTCHA Image