در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی عمران – سازه های هیدرولیکی

عنوان:

شبیه سازی عددی پارامترهای هندسی – هیدرولیکی آبشستگی پایین دست جت های ریزشی آزاد در حوضچه استغراق

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
سازه های ریزشی آزاد به عنوان یکی از اقتصادی ترین روش های استهلاک انرژی جریان، در خروجی سازه های هیدرولیکی از اهمیت خاصی در مهندسی هیدرولیک برخوردار می باشد اما همواره حفاظت بستر پایین دست و جلوگیری از فرسایش و وقوع آبشستگی به دلیل در معرض خطر قرار گرفتن پایداری سازه از مهمترین چالش های بوده که محققین با آن مواجه بوده اند. قالب تحقیقات برای پیش بینی ابعاد حفره آبشستگی ناشی از جت های ریزشی آزاد به صورت آزمایشگاهی بوده می باشد. پس نیاز به بسط و توسعه مدل های عددی برای کاهش هزینه ها و زمان در مدلسازی احساس می گردید.
در این پایان نامه فرآیند آبشستگی در پایین دست جت های ریزشی آزاد به روش عددی و با بهره گیری از مدل ریاضی FLOW3D شبیه سازی گردید و ابعاد حفره آبشستگی به دست آمد. برای شبیه سازی آشفتگی جریان از مدل استاندارد k-e بهره گیری گردید و به جهت افزایش دقت محاسبات در شبکه بندی میدان مسئله از دو بلوک مجزا و تودرتو (Inter-Block) یکی برای میدان جریان ناشی از ریزش جت و دیگری برای مطالعه تغییرات رسوبات بستر بهره گیری گردید.
نتایج نشان می دهد مدل ریاضی FLOW 3D توانایی خوبی برای شبیه سازی آبشستگی دارد و به وضوح اثر جریان های ثانویه در شکل گیری حفره آبشستگی را نشان می دهد. در مقایسه شبیه سازی 2 بعدی و 3 بعدی فرآیند آبشستگی مشخص گردید، به دلیل عدم امکان شکل گیری جریان های ثانویه عرضی در مدل 2 بعدی طول حفره آبشستگی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی بزرگتر می باشد و برآمدگی در پایین دست حفره نیز تشکیل نمی گردد.
در این پژوهش مشخصا به مطالعه اثر عمق پایاب بر روی ابعاد حفره آبشستگی پرداخته شده می باشد. نتایج نشان می دهد با افزایش عمق پایاب ابعاد حفره (طول، عرض، عمق) آبشستگی افزایش می یابد. ابعاد حفره آبشستگی به دست آمده از مدل ریاضی FLOW 3D در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی سایر محققین از تطابق نسبتا زیادی برخوردار می باشد.
مقدمه
آبشستگی (Scouring) پدیده ای می باشد طبیعی که بشر از چندین قرن پیش موفق به کشف آن شده می باشد. این پدیده فیزیکی یکی از مسائل اساسی و بنیادی در علم هیدرولیک می باشد که محققین بسیاری در طی سالیان گذشته به پژوهش، آزمایش و مطالعه آن پرداخته اند. در طی فرآیند آبشستگی که وابسته به پارامترهای هندسی هیدرولیکی بوده که در اثر عبور جریان آب از روی دانه های رسوبی و یا برخورد به آن این ذرات شروع به حرکت کرده و همراه جریان به پایین دست منتقل شده و فرسایش بستر به مرور زمان به وجود می آید. هرچند نوع آبشستگی که در هریک از سازه های هیدرولیکی ممکن می باشد پدید آید متفاوت می باشد اما فرآیند فوق تقریبا در تمامی آنها مشترک می باشد.
فرآیند آبشستگی بسیار پیچیده بوده و درک آن احتیاج به دانستن و اشراف کامل به اصول مکانیک سیالات، هیدرودینامیک جریان و هیدرولیک رسوب دارد. به گونه کلی مطالعه پدیده آبشستگی اندر کنش جریان و رسوب از موضوعات اساسی در تحلیل و پیش بینی اندازه و مقدار آبشستگی در سازه های هیدرولیکی می باشد.
به دلیل وجود این پیچیدگی ها هرچند تحقیقات گسترده ای توسط دانشمندان و محققین علم هیدرولیک و رسوب به صورت آزمایشگاهی، تحلیل های عددی، شبکه های عصبی و منطق فازی صورت گرفته می باشد اما هنوز به ارائه روابط کاملی که بتواند همه پارامترهای موثر در آبشستگی را در خود جای دهد منجر نشده می باشد. پس مطالعات در این زمینه همچنان تداوم دارد. نتایج آزمایش های صورت گرفته در فلوم ها با وجود معضلات ناشی از مقیاس مدل های هیدرولیکی و محدودیت های اندازه گیری پارامترهای موثر آبشستگی بعضی معادلات تجربی به دست آمده که همگی مبین این می باشد که فرآیند آبشستگی تابعی از زمان و مکان می باشد. درک فرآیند و مکانیسم آبشستگی و پیش بینی هندسه نهایی گودال آبشستگی از این رو اهمیت دارد که حفاظت کامل بستر پیش روی با صرف هزینه های گزاف ممکن می گردد. در بعضی مواقع حفاظت کامل نیز ممکن نیست. پس پیش بینی دقیق و نزدیک به واقعیت عمق پیشینه و هندسه گودال آبشستگی می تواند باعث صرفه جویی در هزینه های اجرایی حفاظت بستر گردد.
جریان های خروجی از سازه های هیدرولیکی با سرعت زیاد را می توان در مجموعه جت ها طبقه بندی کرده و آبشستگی ناشی از آنها را تحت عنوان آبشستگی پایین دست جت ها مورد مطالعه قرار داد. تاکنون مطالعات متعددی برروی آبشستگی ناشی از انواع مختلف جت (جت های افقی، قائم، مایل پرتابی) صورت گرفته می باشد که هریک از انواع آن تحت شرایط جت های آزاد و مستغرق مورد پژوهش و مطالعه قرار گرفته اند و روابطی تجربی نیز توسط هریک از محققین ارائه گردیده می باشد. هیچ یک از روابط به گونه کامل نمی توانند جزئیات فرآیند آبشستگی را تحت یک ارتباط ریاضی مدل کنند و هنوز نیاز به تحقیقات بیشتر احساس می گردد.
به دنبال تحقیقات آزمایشگاهی آبشستگی انجام شده تعدادی از محققین به مطالعه آبشستگی به صورت حل عددی معادلات حاکم بر آشفتگی جریان و انتقال رسوب پرداخته اند که می توان (Ushijima et.al. -1993) و (Olsen and Melauen -1993) و Heffmans & and Boaj -1992) و صالحی نیشابوری و همکاران نام برد.
پیش بینی عمق بیشینه گودال آبشستگی و تخمین پروفیل نهایی بستر به وسیله ساخت فلوم ها و مدل های هیدرولیک در آزمایشگاه ها اگرچه می تواند منطقی برسد اما ساختن مدل های آزمایشگاهی مستلزم صرف وقت و هزینه های زیادی می باشد و در ضمن نمی توان نتایج حاصل از آزمایشات را به راحتی برای شرایط واقعی تعمیم داد. پس لزوم وجود مدل های عددی که بتواند از طریق گسسته سازی معادلات حاکم بر میدان جریان و رسوب و اعمال یک سری فرضیات ساده کننده مسئله روابط پیچیده حاکم بر پدیده آبشستگی را به معادلات ساده تر و قابل حل تبدیل کند، به وضوح احساس می گردد.
تعداد صفحه : 218
قیمت : 14700 تومان

 

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران : دیوار های برشی کامپوزیت

***

—-

دسته‌ها: عمران