Αριθμητική προσομοίωση μεταφοράς ιζήματος σε αιώρηση κατά τη θραύση κυμάτων σε ακτή σταθερής κλίσης

• Κύριος συγγραφέας: Σφούνη-Γρηγοριάδου, Μαρία-Αγγελική
• Άλλοι συγγραφείς: Δήμας, Αθανάσιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2014
• Θέματα: Αριθμητική προσομοίωση; Ίζημα σε αιώρηση; Transport of suspended sediment; Numerical simulation; 551.36

Στην παρούσα εργασία μελετάται η συμπεριφορά ιζήματος σε αιώρηση που προκαλείται λόγω θραύσης κύματος σε πυθμένα σταθερής κλίσης. Η αριθμητική προσομοίωση επιτυγχάνεται με παράλληλη επίλυση των εξισώσεων κίνησης (Navier-Stokes και Συνέχειας) και της εξίσωσης Μεταγωγής-Διάχυσης για τη μεταφορά ιζήματος σε αιώρηση. Επιλέγονται οι κατάλληλες οριακές συνθήκες ελεύθερης επιφάνειας, εισόδου και εξόδου, ενώ για την οριακή συνθήκη πυθμένα χρησιμοποιούνται εμπειρικοί τύποι που συνδέουν τη διατμητική τάση πυθμένα με τη συγκέντρωση πυθμένα. Οι εξισώσεις μετασχηματίζονται κατάλληλα ώστε το υπολογιστικό πεδίο να γίνει ανεξάρτητο του χρόνου. Για τη χρονική διακριτοποίηση χρησιμοποιείται ένα σχήμα κλασματικής μεθόδου ολοκλήρωσης με σταθερό χρονικό βήμα. Για τη χωρική διακριτοποίηση χρησιμοποιείται ένα υβριδικό σχήμα, το οποίο περιλαμβάνει διακριτοποίηση των εξισώσεων με χρήση πεπερασμένων διαφορών κατά τη διεύθυνση της ροής και εφαρμογή της φασματικής μεθόδου παρεμβολής με πολυώνυμα Chebyshev για την κατακόρυφη διεύθυνση. Μελετώνται περιπτώσεις κόκκων ιζήματος με διάμετρο κανονικοποιημένη ως προς το χαρακτηριστικό βάθος ροής, =10-4, =2∙10-4 και =5∙10-4. Κατά την θραύση παρατηρείται σημαντική ανύψωση του ιζήματος πυθμένα στη στήλη του ύδατος και για τις τρεις περιπτώσεις. Η καθαρή παροχή ιζήματος σε αιώρηση παρουσιάζει τη τάση να κινείται προς τα ανάντη της ροής με τη μέγιστη τιμή να εμφανίζεται μετά τη θραύση. Τέλος, διαπιστώνεται ότι η καθαρή παροχή αιωρούμενου ιζήματος είναι σημαντικά μεγαλύτερη από αυτή του ιζήματος κλίνης.