شبیه‌سازی بالاروی موج از موج‌شکن سکویی با بهره‌وری از نرم‌افزار FLOW-3D

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 4، دوره 10، شماره 33، مرداد و شهریور 1396، صفحه 37-48   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمود ذاکری نیری^{* 1}؛ فرزاد میلانیان²؛ سعید گلیان³

¹باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد اسلامشهر، اسلامشهر، ایران(

²باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان ،دانشگاه آزاد اسلامی واحد یادگار امام خمینی (ره)شهر ری، تهران، ایران

³استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

تاریخ دریافت: 18 خرداد 1394،  تاریخ بازنگری: 29 اسفند 1394،  تاریخ پذیرش: 06 آبان 1396 

چکیده

در این مقاله، با استفاده از شبیه­­سازی به بررسی اثر عرض سکو(B)، بر بالارویموج( ) روی موج­شکن­های سکویی پرداخته شده است. این شبیه­سازی در محیطFlow-3Dانجام شده است. Flow-3Dتلفیقی از نرم­افزارهایاتوکد(CAD) و پویائی سیالات محاسباتی(CFD)است.پویائی سیالات محاسباتی علمی است که به مطالعه­ی عددی پدیده­های موجود در زمینه­ی سیالات می­پردازد. نتایج عددی نشان داد، که روش شبیه­سازی می­تواند نتایج دقیقی را برای بالاروی موج از موج­شکن­های سکویی ارائه کند.متغیرهای اصلی در این شبیه­­سازی: عرض سکو، زاویه شیب جلویی موج­شکن، دوره­ی تناوب و ارتفاع موج برخوردی، و عمق سطح ایستایی می­باشند. در کل 350 شبیه­سازی برای پوشش تاثیر این فراسنج­ها انجام شده است. نشان داده شد که با افزایش 45% عرض سکو، بالاروی موج از موج­شکن سکویی 36% کاهش می­یابد؛فراسنج سازه­ای عرض سکو، در فراسنج­های هیدرولیکی از جمله بالاروی موج،بسیار تاثیر گذار است؛ و با توجه به افزایش عرض سکو، بالاروی موج کاهش می­یابد.همچنین، مقدار بالاروی موج از موج­شکن سکویی با افزایش 67% ارتفاع و 53% پریود موج،به ترتیب 53% و 36% افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

بالاروی موج؛ موج‌شکن‌ سکویی؛ شبیه‌سازی عددی؛ Flow-3D

عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of Wave Run-up Over the Armoured Breakwater Employing the Flow-3D Software

نویسندگان [English]

Mahmoud Zakeri Niri¹؛ Farzad Milanian²؛ Saeed Golian³

چکیده [English]

Armoured breakwaters are important hydraulic structures as they protect the non-rocky                  against erosion. As the berm width affects the run-up height, therefore, its determination is of almost importance. It is interesting to note that most researchers have studied the berm recession thus ignoring the wave run-up. Therefore, this study enhances our understanding of these vital structures. As a whole, 350 numerical models were developed to investigate the relationships of the linear wave run-up over the armoured breakwaters to the berm width employing the Flow-3D software. The main variables in this study were berm width, wave height, wave period, the seaside slope of the breakwater, and the distance to the static water surface. It was observed that the numerical results were close to those of the analytical results with a correlation coefficient of 96%. A 45% increase in the berm width decreased the wave run-up height by 36%. Furthermore, a 67% increase in the wave height resulted in a 53% increase in the wave run-up height, and a 53% increase in the period resulted in a 36% increase in the wave run-up height. To sum up the stability, an optimum performance of breakwaters is determined by their berm widths.

کلیدواژه‌ها [English]

Wave run-up, Berm breakwater, Numerical Modeling, Flow-3D

مراجع

1)        شفیعی­فر، م. و ع. مطلبی، 1389، بررسی تاثیر تراز قرارگیری سکو در پایداری موج­شکن سکویی، پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.

2)        شیریان، ن. 1384، مطالعه آزمایشگاهی واکنش­های هیدرولیکی و پایداری موج شکن­های شکل پذیر، رساله­ی دوره­ی دکترای مهندسی عمران، دانشگاه تربیت مدرس.

3)        مقیم، م. ن.م. شفیعی­فر، و. چگینی، و پ. آق تومان،1387، تاثیر شرایط امواج نامنظم بر عرض فرسایش یافته موج­شکن­های سکویی شکل پذیر، مهندسی دریا،5 (9): 35-61.

4)       Ahrens, J. P. and D. L. Ward, 1991, Performance of bermed breakwaters. J. Waterway, Port, Coastal & Ocean Eng., ASCE, Vol. 117, No 5.

5)       De Wall, J.P. and J. W. Van der Meer, 1992, Wave run-up and overtopping at coastal structures, ASCE Proc, 23rd ICCE, Venice, Italy, 1758- 1771.

6)       Kobayashi, N. and A. Wurjanto, 1989, Numerical model for design of impermeable coastal structures, Research Report No. CE-89-75, University of Delaware, USA.

7)       Moghim, M.N. M. Shafieefar, A. Torum, and V. Chegini, 2011,A new formula for the sea state and structural parameters influencing the stability of homogeneous reshaping berm breakwaters, Coastal Engineering, 58: 706- 21.

8)       Najafi-Jilani, A. and M. Monshizadeh,2010, Laboratory inverstigations on wave run-up an transmission over breakwaters covered by antifer units, Scientia Iranica, 17(6): 457- 470.

9)       PIANC, 2003, State of the art of designing and constructing berm breakwaters, Brussels.

10)   Pilarczyk, K. W. 1990, Design of seawalls and dikes-Including overview of the revetments. Coastal Protection, Balkema, Rotterdam.

11)   Shafieefar, M. and M. R. Shakeri,2013, An experimental study on the reshaping of berm breakwaters under irregular wave attacks,Applied ocean research, 42: 16- 23.

12)   Shankar, N. J. and M. P. R. Jayaratne, 2002, Wave run-up and overtopping on smooth and rough slopes of coastal structures, Elsevier, Journal of coastal engineering, 30, Amsterdam, Jan, PP. 221-238.

13)   Van der Meer, J. W. 1988,Rock slope and gravel beaches under random wave attack, PhD thesis, Delft University of technology.

14)   Van der Meer, J.W. 1993, Conceptual design of rubble mound breakwaters,Delft hydraulics, Report No. 483.

15)   Van Gent, M. R. A., 2002, Wave run-up on dikes with shallow foreshores, Journal of waterway, port, coastal, and ocean engineering, Vol. 127, No. 5, Sep/ Oct.