مقايسه روش عددي بدون شبكه SPH با ديدگاه‌هاي اولري و لاگرانژي در مدل‌سازي انفجار در آب

Comparison of SPH Numerical Meshless Method with Eulerian and Lagrangian Approach in the Water Explosion Modeling

با توجه به ماهيت بارهاي انفجاري و زمان كوتاه تاثير اين نوع بارهاي ضربه‌اي، تفاوت‌هاي عمده‌اي بين رفتار اين نوع بارها با ساير بارهاي متداول وجود دارد. بررسي اثرات انفجار زير آب براي برآورد خرابي‌هاي ناشي از فعاليت‌هاي خرابه‌كارانه و تروريستي در سازه‌هاي دريايي و هيدروليكي نظير اسكله‌ها، سدها، خطوط انتقال كف دريا و ... مهم است. هزينه‌هاي بالاي مدل‌سازي آزمايشگاهي انفجار و همچنين خطرهاي ناشي از بارهاي انفجاري، با توجه به تغيير شكل‌هاي شديد و ناگهاني ناشي از بارهاي انفجاري در زمان كوتاه، استفاده از روش‌هاي عددي را توجيه مي‌كند. در اين مقاله سعي شده است نتايج تجربي با مدل‌سازي عددي با دو روش داراي شبكه‌بندي (از دو ديدگاه اولري و لاگرانژي) و بدون شبكه ذرات هموارساز (SPH) مورد مقايسه قرار گيرد. براي مدل‌سازي از نرم‌افزار عددي Ls-Dyna، استفاده شده و مقدار حداكثر فشار توليدي با فاصله از مركز انفجار، منحني‌هاي تاريخچه زماني فشار در نقاط مختلف و تغييرات سطح آب در روش‌هاي عددي مقايسه شده است. با بررسي نتايج مشخص مي‌شود كه نتايج حاصل از روش بدون شبكه و ديدگاه لاگرانژي در تعيين فشار ناشي از انفجار مقاديري بيش از ديدگاه او لري ارايه مي‌نمايند. همچنين با استفاده از روش بدون شبكه، مي‌توان فشار انفجار را تا فاصله كمتري از مركز انفجار نسبت به روش‌هاي داراي شبكه‌بندي تعيين كرد.

There are major differences between the behavior of explosive and another loads due to the nature of the explosive charges and the small duration of shock loads. Study on underwater explosion effects is important for evaluation of damages caused by the terrorist activities such as hydraulic structures and marine docks, dams, transmission lines in the seabed and etc. The high cost of laboratory modeling and explosion risks due to blast loads and sudden and severe deformations caused by an explosive charges in a short time, justify the use of numerical methods. In this paper the experimental results were compared with grid base numerical modeling (Eulerian and Lagrangian nature) and a meshless method (smooth particles hydrodynamics, called SPH). The numerical simulations are carried out based on the Ls-Dyna software and the maximum distance from the center of the explosion pressure, pressure time history curves at different points, and changes in water level are compared in different numerical methods. The results show that, Lagrangian approach and meshless method presents higher explosion pressure than Eulerian approach. Also, using the meshless methods, the explosion pressure can be determined in closer distance to a charge center, compared to another grid base methods.