22231

تدقيق پيش بيني امواج شكنا توسط مدل عددي سوان در محدوده خيزاب ساحلي

كارشناسي ارشد

مهندسي سواحل، بنادر و سازه‌هاي دريايي

1398

1398/06/31

دكتر سيدمصطفي سيادت موسوي - دكتر سيد مسعود محموداف

عمران

در اين مطالعه به بررسي انرژي موج شكسته شده در آب كم‌عمق نزديك ساحل پرداخته شده است. هدف، مشاهده اثر كنترلي شكست موج بر اندركنش‌هاي غير خطي سه‌گانه امواج است. در مدل عددي نسل سومي SWAN، بازگشت يا دفع انرژي انتقال‌يافته ناشي از اندركنش، از فركانس پر انرژي به ساير فركانس‌ها در اثر شكست موج لحاظ نشده است؛ بنابراين در اين مطالعه با انجام اصلاحاتي در كد مدل، سعي شده تا حد امكان اين اثر كنترلي در شبيه‌سازي عددي مشاهده گردد. براي انجام اين بررسي امواج متعددي در آزمايشگاه و در 3 عمق، 3 پريود و 3 ارتفاع توليد گرديد. همچنين امواج برداشت شده در سواحل جنوبي درياي خزر توسط محموداف و همكاران در سال 2014 نيز براي صحت‌سنجي اصلاحات صورت گرفته مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا براي يافتن بهترين الگوي شكست در مدل عددي SWAN، با شبيه‌سازي هريك از امواج توليد شده با الگوهاي مختلف شكست موجود در اين مدل عددي، به مقايسه ارتفاعات موج توليد شده و امواج شبيه‌سازي شده در مدل پرداخته شد. با انجام اين مقايسه بهترين الگوي شكست انتخاب، و سپس با سناريوهاي مختلفي بهينه گرديد. سپس رابطه‌ي ميان شدت اندركنش‌هاي غيرخطي سه‌گانه و شدت شكست با بررسي تعاملات ميان پارامترهاي بدون بعد نشان‌دهنده‌ي شدت هر يك، براي اعمال در مدل عددي SWAN استخراج گرديد. بهترين تعامل ميان متغير bii و عدد اورسل به دست آمد كه به ترتيب نشان‌دهنده‌ي شدت اندركنش غيرخطي امواج و شدت شكست هستند. در نهايت با واسنجي رابطه‌اي ميان آن‌ها و اعمال آن رابطه در مدل، چند موج شكسته شده كه به صورت آزمايشگاهي و ميداني برداشت شده بود، شبيه‌سازي گرديد و ميزان بهبود صورت گرفته در طيف موج شكسته شده نشان داده شد.

1399/04/28

Refinement of prediction of breaking waves in SWAN numerical model in the inner surfzone

9/22/2021 12:00:00 AM

This study investigates the energy of breaking waves in near shore shallow water. The purpose is to observe the controlling effect of breaking on triad nonlinear wave-wave interactions. In the third generation models like SWAN, the return or repulsion of the energy transmitted by the interactions from the energetic frequency to the other frequencies due to breaking of wave is not considered, so in this study is tried to modify the model code as much as possible. Numerous waves were generated in the laboratory at 3 depths, 3 periods and 3 heights. Also there are some field measurments in the southern coast of the Caspian Sea that collected by Mahmoudof et al. In 2014 and in this study, used to validation. In order to find the best breaking term in the SWAN numerical model, 4 depth-induced breaking term which were included in the model, compared with each other by their default coefficients. This comparison performed by investigation of accuracy in simulation of wave heights. Then the best breaking term was selected and optimized with different scenarios. Then the relationship between the intensity of the triad nonlinear interaction and the intensity of breaking was extracted by examining the interactions between the dimensionless parameters representing the intensity of each of them for applying to the SWAN numerical model. The best interaction was obtained between the bii variable and the Ursell number, which represent the nonlinear interaction intensity of the waves and the breaking intensity, respectively. Finally, by calibrating the relationship between them and applying that relationship to the model, several broken waves that were measured in the laboratory and field were simulated and the measure of improvement in the simulation of broken wave was shown.