مجله علوم و فنون دریایی

مجله علوم و فنون دریایی

بررسی تاثیر دایک ساحلی درکاهش ارتفاع امواج با استفاده ازنرم افزار متن باز OpenFOAM

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
3 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه امیر‌کبیر، تهران، ایران.
چکیده
توسعه پایدار، اقدامات مهندسی و انتخاب متناسب‌ترین روش حفاظت جهت ساماندهی و تثبیت سواحل، در گروی آگاهی از رفتار امواج در سواحل می‌باشد. از جمله روش‌های سازه‌ای حفاظتی می-توان به دیوار‌های ساحلی اشاره کرد که با ایجاد میرایی در امواج ارتفاع موج عبوری از ساحل را تضعیف می نماید. با توجه به رویکرد مدل سازی عددی در این پژوهش، از نتایج آزمایشگاهی جهت بررسی کارایی نرم افزار متن باز Open FOAM و مدل آشفتگی K-ω SST در مدل سازی رفتار امواج وارده بر بدنه دایک ساحلی استفاده شد. با در نظر گرفتن شرایط مختلف برای مدلسازی، مجموعا تعداد 45 آزمایش جهت اجرای برنامه انتخاب شد. در نهایت نتایج با یافته های آزمایشگاهی مقایسه گردید که نشان‌دهنده توانایی مدل عددی در برآورد ارتفاع موج عبوری از ساحل پس از برخورد با سازه دایک می‌باشد. با افزایش ارتفاع موج، ارتفاع آب قبل از سازه افزایش می­یابد اما تاثیر آن بر ارتفاع آب بعد از سازه بیشتر است زیرا در یک ارتفاع ثابت از سازه وقتی ارتفاع موج زیاد شود میزان آب عبوری افزایش می­یابد. بنابراین وقتی ارتفاع آب بعد از سازه افزایش یابد اختلاف آن با ارتفاع قبل کاهش پیدا می­کند و به همین خاطر میرایی موج، از ارتفاع موج 6 تا 12 سانتی­متر روند کاهشی دارد و سازه موجود، میزان کمتری از ارتفاع آب را کاهش می­ دهد. از مقایسه کلی نتایج می­ توان گفت که سازه­ی با ارتفاع 15 سانتی­متر کارایی بیشتری در میرایی موج دارد و مقدار بیشتری از ارتفاع آب را کاهش می­دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Akgul, M.A., Yilmazer, D., Oguz, E., Kabdasli, M.S. and Yagci, O., 2013. The effect of an emergent vegetation (ie Phragmistes Australis) on wave attenuation and wave kinematics. Journal of Coastal Research, 65, pp.147-152. DOI: 10.2112/SI65-026.1
Alkhalidi, M., Neelamani, S. and Assad, A.I.A.H., 2015. Wave pressures and forces on slotted vertical wave barriers. Ocean Engineering, 108, pp.578-583. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng. 2015.08.044. (In Persian).
Amini, A. and Solaimani, N., 2018. The effects of uniform and nonuniform pile spacing variations on local scour at pile groups. Marine Georesources & Geotechnology, 36(7), pp.861-866. https://doi.org/10.1080/1064119X.2017.13 92658.
An, K. and Fung, J.C.H., 2018. An improved SST k− ω model for pollutant dispersion simulations within an isothermal boundary layer. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 179, pp.369-384. https://doi.org/10.1016/j.jweia. 2018.06.010. (In Persian).
Balogh, M., Parente, A. and Benocci, C., 2012. RANS simulation of ABL flow over complex terrains applying an Enhanced k-ε model and wall function formulation: Implementation and comparison for fluent and OpenFOAM. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 104, pp.360-368. doi: 10.1016/j.jweia.2012.02. 023.
Davoodi, L., Fthi Moghadam, M., Ahadiyan, J., Kashefi Poor, S. M., 2017. The Effect of Coastal Forest on Variations of Broken Wave Force and Inundation Depth. Irrigation Sciences and Engineering, 40(1-1), pp. 185-199. doi: 10.22055/jise.2017.12966. (In Persian).
Dean, R.G. and Dalrymple, R.A., 1991. Water wave mechanics for engineers and scientists (Vol. 2). world scientific publishing company. https://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/1232#t=toc
Elbisy, M.S., Mlybari, E.M. and Helal, M.M., 2016. Hydrodynamic performance of multiple-row slotted breakwaters. Journal of Marine Science and Application, 15, pp.123-135. DOI: 10.1007/s11804-016-1358-6
Farzin, S., Alizadeh, M. and Hassanzadeh, Y., 2013. Numerical Simulation of Unsteady One-Dimensional Dam-Break Flows Using Tvd Maccormack Scheme. In 7th National Congress on Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan (Vol. 8). https://www.academia. edu/download/31502285/7NCCE_article_2013.pdf.
Fathi-Moghadam, M., Davoudi, L. and Motamedi-Nezhad, A., 2018. Modeling of solitary breaking wave force absorption by coastal trees. Ocean Engineering, 169, pp.87-98. https://doi.o rg/10.1016/j.oceaneng.2018.09.021.
Ghanbari Adivi A, and Fathi Moghaddam M., 2015. The effect of vegetation on the group tensile strength of trees and the resistance of cover to coastal waves. Scientific Journal of Agriculture, Irrigation Science and Engineering. 38(2), pp. 103-112. Doi:10.22055/JISE.2015.11352. (In Persian).
Gonçalves, S.C., Anastácio, P.M. and Marques, J.C., 2013. Talitrid and Tylid crustaceans bioecology as a tool to monitor and assess sandy beaches’ ecological quality condition. Ecological indicators, 29, pp.549-557. https://doi.org/ 10.1016/j.ecolind.2013.01.035.
Gracia, A.D., Rangel-Buitrago, N., Oakley, J.A. and Williams, A.T., 2018. Use of ecosystems in coastal erosion management. Ocean & coastal management, 156, pp.277-289. https://doi.org/ 10.1016/j.ocecoaman.2017.07.009.
Hashemi Javan S., 2007. Numerical simulation of the phenomenon of wave failure on submerged breakwater. Master Thesis. String of hydraulic structures. Tehran School of Civil Engineering. Tehran University of Science and Technology. (In Persian).
Honarmand, M., Shanehsazzadeh, A., Zandi, M. and Vahida, A., 2019. Numerical Simulation and Experimental Study on Tsunami Propagation and Run-up and the Influence of Submerged Breakwater on Run-up. Journal of Oceanography, 9(36), pp.31-38. Doi: 10.29252/JOC.2019.9.625. (In Persian).
Igarashi, Y., Tanaka, N. and Zaha, T., 2018. Changes in flow structures and energy reduction through compound tsunami mitigation system with embankment and lined piles. Ocean Engineering, 164, pp.722-732. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2018.07.003.
Jiang, C., Liu, X., Yao, Y. and Deng, B., 2019. Numerical investigation of solitary wave interaction with a row of vertical slotted piles on a sloping beach. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 11(1), pp.530-541. https://doi.org/10.1016/j.ijnaoe.201 8.09.007
Jiang, C., Liu, X., Yao, Y., Deng, B. and Chen, J., 2017. Numerical investigation of tsunami-like solitary wave interaction with a seawall. Journal of Earthquake and Tsunami, 11(01), p.1740006.  https://doi.org/10.1142/S1793431117400061.
Leewis, L., van Bodegom, P.M., Rozema, J. and Janssen, G.M., 2012. Does beach nourishment have long-term effects on intertidal macroinvertebrate species abundance? Estuarine, Coastal and Shelf Science, 113, pp.172-181. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2012. 07.021.
Li, J., Qi, M. and Fuhrman, D.R., 2019. Numerical modeling of flow and morphology induced by a solitary wave on a sloping beach. Applied Ocean Research, 82, pp.259-273. https://doi.org/1 0.1016/j.apor.2018.11.007.
Martins, M.C., Neto, C.S. and Costa, J.C., 2013. The meaning of mainland Portugal beaches and dunes’ psammophilic plant communities: a contribution to tourism management and nature conservation. Journal of Coastal Conservation, 17, pp.279-299.  https://doi.org/10.1007/s11852-013-0232-9.
Menter, F.R., 1992. Influence of freestream values on k-omega turbulence model predictions. AIAA journal, 30(6), pp.1657-1659. https://cfd.spbstu. ru/agarbaruk/doc/1992_Menter_Influence%20of%20Freestream%20Values%20on%20k-w%20 Turbulence%20Model%20Predictions.pdf
Mohammadi, S.M., 2009. Laboratory generation and physics of propagation of solitary waves and water surface depressions (Doctoral dissertation, Clemson University). https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2009PhDT.194M/abstract
Motamedi Nezhad, A., Fathi-Moghadam, M., 2018. Effect of coast slope on solitary breaking waves attenuation by coastal vegetation. Iranian Journal of Soil and Water Research, 49(1), pp. 111-123. doi: 10.22059/ijswr.2018.221628. 667585. (In Persian).
Nielsen, L., 2001. Newcastle Coastal Zone Management Plan: Coastal Engineering Advice. Technical report for Umwelt (Australia) Pty Ltd. www.newcastle.nsw.gov.au
Penttinen, O., Yasari, E. and Nilsson, H., 2011. A pimplefoam tutorial for channel flow, with respect to different LES models. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 23(2), pp.1-23. https://www .tfd.chalmers.se/~hani/kurser/OS_CFD_2011/OlofPenttinen/projectReport.pdf
Pouriamehr, E., 2017. Study of protection of river banks and introduction and application of different types of breakwaters in the protection of beaches. International Conference on Contemporary Iranian Civil Engineering, Architecture and Urban Planning. Tehran, Iran. https://www.tpbin.com/article/65147. (In Persian).
Rezapooran, A., Ghanbariadivi, E., Fattahi, R., 2023. Laboratory investigation of damping and reduction of sea wave force when hitting a coastal wall structure. Iranian journal of Marine technology, 10(2), pp. 62-76. doi: 10.22034/ijmt.2022.543746.1758. (In Persian).
Smallegan, S.M., Irish, J.L., Van Dongeren, A.R. and Den Bieman, J.P., 2016. Morphological response of a sandy barrier island with a buried seawall during Hurricane Sandy. Coastal Engineering, 110, pp.102-110.  https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2016.01.005.
Sorenson, R.M., 2006. Basic Coastal Engineering. Spring Science and Business Media, New York. https://doi.org/10.1007/b101261.
Stone, B.M. and Shen, H.T., 2002. Hydraulic resistance of flow in channels with cylindrical roughness. Journal of hydraulic engineering, 128(5), pp.500-506. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)0733-9429(2002)128:5(500).
Zarei, M., Fathimoghadam, M., davoodi, L. 2017. Effect of coastal vegetation on attenuation of non-breaking solitary wave force in sloping coast lines. Irrigation and Water Engineering, 7(2), pp. 62-75. https://www.waterjournal.ir/ article_74028.html?lang=fa. (in Persian)
دوره 23، شماره 2
بهار 1403
صفحه 49-69

  • تاریخ دریافت 22 اسفند 1400
  • تاریخ بازنگری 26 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش 29 خرداد 1401
  • تاریخ انتشار 01 خرداد 1403