Simulacije valov zaradi porušitev pregrad z brezmrežno numerično metodo hidrodinamike zglajenih delcev

Elvira Džebo (2013) Simulacije valov zaradi porušitev pregrad z brezmrežno numerično metodo hidrodinamike zglajenih delcev. Doktorska disertacija.

Predogled

PDF Prenos (7Mb)

Povzetek

Poplavni valovi lahko povzročijo velike naravne katastrofe ter ogrozijo lastnino in življenja ljudi. Med najnevarnejšimi poplavnimi valovi so porušitveni valovi, ki nastanejo zaradi morebitnih porušitev pregrad, zato so vnaprejšnje simulacije tovrstnih valov zelo pomembne. Rezultati simulacij vplivajo na odločitev glede morebitne potrebe po povečanju poplavne varnosti. Simulacije takšnih primerov običajno izvajamo z uporabo matematičnih modelov. Način reševanja osnovnih enačb matematičnega modela pa je odvisen od izbrane numerične metode. Običajno so v uporabi mrežne Eulerjeve metode, ki pa imajo nekatere slabosti (npr. numerična difuzija). Zato se razvijajo nove brezmrežne Lagrangeove metode. Ena izmed najbolj priljubljenih brezmrežnih metod je metoda hidrodinamike zglajenih delcev (SPH). V okviru disertacije smo uporabili matematični model Tis Isat, ki osnovne enačbe rešuje po tej metodi. Model smo ustrezno dopolnili z novimi vrstami robnih pogojev in vmesnikom, ki nam omogoča povezovanje med modeli različne resolucije ter njegovo natančnost preverili na različnih testnih primerih, kjer so bili za primerjavo na voljo eksperimentalni podatki in/ali referenčni numerični rezultati iz literature. Uporabnost razvitega modela smo nato preverili še na praktičnem primeru porušitve dela nasipa predvidene akumulacije črpalne elektrarne Kolarjev vrh. Na tem primeru smo na osnovi primerjave z rezultati fizičnega modela preverili različne možnosti definiranja hrapavosti terena, primerjali rezultate različnih velikosti delcev ter izvedli parametrično analizo modela. Razvit in v okviru disertacije dopolnjen model Tis Isat se je pokazal kot uporabno orodje za simulacijo primerov toka s prosto gladino, kjer prihaja do izrazitih sprememb hitrosti in gladin v toku. Uspešno je bil uporabljen tudi za praktični primer simulacije porušitvenega vala na realni topografiji, kar je eden redkih tovrstnih primerov v svetu. Pri nadaljnjem delu bo za doseganje še večje natančnosti pri računu gladin potrebno uporabiti manjše delce, kar bo omogočil hitri razvoj vedno zmogljivejših računalnikov.

Akcije (potrebna je prijava)