شبيه‌سازي سيستم دوفازي نيوتني-غيرنيوتني با استفاده از روش هيدروديناميك ذرات هموار و مدل هرشلبالكي

يكي از مسائل مورد علاقه محققين در علم هيدروليك، بررسي نحوه حركت ذرات رسوب و تغييرات شكل سطح بستر رسوبي (مورفولوژي) ناشي از جريان آب بالاي رسوبات مي‌باشد. در اين مقاله به كمك روش لاگرانژي هيدروديناميك ذرات هموار (SPH) جريان دوفازي آبرسوب مدل‌سازي شده است. از ويژگي‌هاي روش‌هاي لاگرانژي مي‌توان به قابليت مدل‌سازي تغييرشكل‌هاي بزرگ و مرزهاي حدواصل ميان دو سيال مختلف و همچنين رديابي ذرات در مدل‌هاي چندفازي اشاره كرد. در اين مطالعه جهت انجام مدل‌سازي از توسعه كد SPHysics2D بهره گرفته شده است كه در آن مقادير فشار به صورت صريح و به كمك معادله حالت محاسبه مي‌شوند. براي بررسي رفتار فاز رسوبات، مدل غيرنيوتني ويسكوپلاستيك هرشل بالكي پاپاناستاسيو (HBP) مورد استفاده قرار گرفته است. همچنين در اين مدل توسعه يافته براي بررسي تعامل ذرات دانه‌اي رسوبات از ميانگين‌گيري هارمونيك ميان لزجت و براي تعامل دو فاز مختلف از معادله Owen استفاده شده است. در اين تحقيق به علت وجود اختلاف چگالي ميان دو فاز آب و رسوب، از يكي از روش‌هاي اصلاح شده موجود براي معادلات پيوستگي و مومنتوم استفاده گشته است. براي بررسي صحت عملكرد مدل ويسكوپلاستيك به كار گرفته شده در كد، از مدل آزمايشگاهي شكست سد ذرات دانه‌اي استفاده گرديد و پس از آن براي بررسي كد دو فازي توسعه يافته از مدل آزمايشگاهي شكست سد آبرسوب با بستر متحرك استفاده گشت. نتايج حاكي از آن است كه مدل به كار گرفته شده در اين تحقيق قابليت بالايي در شبيه سازي سيستم‌هاي دوفازي آب رسوب خواهد داشت.