محاسبه موقعیت (پیشروی) جبهه ی سیال در طول زمان در آباکوس

معرفی پروژه

در این مثال، هدف محاسبه موقعیت جبهه سیال در طول زمان در مسئله شکست سد (Dam Break) با استفاده از نرم‌افزار Abaqus است.

در ابتدا، ستون آب درون دامنه اویلری محصور شده است. با اعمال نیروی گرانش، ستون آب فرو می‌ریزد و آب روی سطح زمین جریان پیدا می‌کند. در طول شبیه‌سازی، حرکت جبهه سیال دنبال می‌شود تا موقعیت آن در زمان‌های مختلف مشخص شود.

تحلیل اویلری

مسئله شکست سد با استفاده از یک دامنه اویلری (Eulerian Domain) مدل‌سازی می‌شود. این دامنه، ناحیه محاسباتی‌ای را فراهم می‌کند که آب می‌تواند در طول شبیه‌سازی درون آن حرکت کند.

طول و عرض دامنه اویلری به‌ترتیب برابر با 5.3 و 3 متر است. ارتفاع اولیه ستون آب نیز 1 متر در نظر گرفته شده است.

خواص آب

برای شبیه‌سازی جریان سیال در دامنه اویلری، خواص فیزیکی موردنیاز آب تعریف می‌شوند.

• چگالی: 1000 kg/m³
• ویسکوزیته: 0.001 Pa·s
• سرعت صوت: 1500 m/s

اعمال نیروی گرانش

بار گرانشی به ستون آب اعمال می‌شود. تحت تأثیر گرانش، آب که در ابتدا محصور بوده است، فرو می‌ریزد و درون دامنه اویلری روی سطح زمین جریان پیدا می‌کند.

تغییرات جریان سیال در طول زمان

تغییر شکل و حرکت ستون آب در بازه‌های زمانی مختلف بررسی می‌شود. روند حرکت جبهه سیال نشان می‌دهد که پس از آغاز فروریزش ستون آب، جریان چگونه درون دامنه اویلری گسترش پیدا می‌کند.

موقعیت جبهه سیال در طول زمان

موقعیت جبهه سیال (Fluid Front) در زمان‌های مختلف طی شبیه‌سازی شکست سد تعیین می‌شود.

سپس نمودار موقعیت جبهه سیال برحسب زمان ترسیم می‌شود تا روند پیشروی جبهه آب پس از فروریزش اولیه ستون آب مشخص شود.

ارزیابی و مقایسه نتایج

در این پروژه، نتایج به‌دست‌آمده از نرم‌افزار Abaqus با نتایج گزارش‌شده در مقاله مرجع مقایسه می‌شوند تا عملکرد مدل عددی ارزیابی شود.

این مقایسه نشان می‌دهد که نتایج عددی با نتایج گزارش‌شده در مقاله توافق مناسبی دارند. این موضوع بیانگر توانایی مدل در بازتولید روند انتشار جبهه سیال در مسئله شکست سد است.

مقاله مرجع

این پروژه بر اساس یک مقاله پژوهشی در زمینه مسئله شکست سد انجام شده است. از این مقاله به‌عنوان مرجع برای مقایسه و ارزیابی نتایج عددی حاصل از Abaqus استفاده می‌شود.

آنچه در این آموزش یاد خواهید گرفت

• نحوه مدل‌سازی مسئله شکست سد در Abaqus.
• نحوه انجام تحلیل سیال به روش اویلری.
• نحوه تعریف دامنه اویلری برای حرکت سیال.
• نحوه تعریف خواص آب برای انجام شبیه‌سازی.
• نحوه اعمال نیروی گرانش به ستون آب در دامنه اویلری.
• نحوه بررسی انتشار جریان سیال در طول زمان.
• نحوه تعیین موقعیت جبهه سیال.
• نحوه ترسیم نمودار موقعیت جبهه سیال برحسب زمان.
• نحوه مقایسه نتایج عددی با نتایج منتشرشده در مقاله پژوهشی.
• نحوه ارزیابی شبیه‌سازی شکست سد با استفاده از یک مقاله مرجع.

ویژگی‌های کلیدی پروژه

• شبیه‌سازی مسئله شکست سد در Abaqus.
• تحلیل سیال به روش اویلری.
• جریان آب تحت تأثیر نیروی گرانش.
• دامنه اویلری با ابعاد 5.3 × 3 متر.
• ارتفاع اولیه ستون آب برابر با 1 متر.
• چگالی آب برابر با 1000 kg/m³.
• ویسکوزیته آب برابر با 0.001 Pa·s.
• سرعت صوت در آب برابر با 1500 m/s.
• بررسی تغییرات جریان سیال در زمان‌های مختلف.
• محاسبه موقعیت جبهه سیال.
• ترسیم نمودار موقعیت جبهه سیال برحسب زمان.
• مقایسه نتایج با نتایج پژوهشی منتشرشده.
• ارزیابی نتایج مدل Abaqus.
• فایل‌های کامل مدل Abaqus.
• آموزش ویدئویی گام‌به‌گام.