فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………… 2
1-2 تعاریف……………………………………………………………………………………………………………………… 3
1-2-1 سرریزها………………………………………………………………………………………………………………… 3
1-2-2 دریچهها……………………………………………………………………………………………………………….. 3
1-2-3 سازه ترکیبی سریز – دریچه………………………………………………………………………………………. 4
1-2-4 آبشستگی……………………………………………………………………………………………………………….. 6
1-3 ضرورت انجام تحقیق………………………………………………………………………………………………….. 9
1-4 اهداف تحقیق……………………………………………………………………………………………………………… 9
1- 5 ساختار کلی پایاننامه…………………………………………………………………………………………………. 10
فصل دوم: بررسی منابع
2-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………. 12
2-2 مطالعات آزمایشگاهی جریان………………………………………………………………………………………… 12
2-2 مطالعات عددی با نرمافزار Flow3D…………………………………………………………………………… 16
فصل سوم: مواد و روشها
3-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………. 22
3-2 نحوه انجام آزمایشات…………………………………………………………………………………………………. 22
3-2-1 مخزن………………………………………………………………………………………………………………….. 23
3-2-2 پمپ……………………………………………………………………………………………………………………. 23
3-2-3 کانال آزمایشگاهی………………………………………………………………………………………………….. 23
3-2-4 مخزن آرام کننده جریان…………………………………………………………………………………………… 24
فهرست مطالب
عنوان صفحه
3-2-5 مدل سازه ترکیبی سرریز – دریچه…………………………………………………………………………….. 24
3-3 آنالیز ابعادی………………………………………………………………………………………………………………. 25
3-4 شبیهسازی عددی……………………………………………………………………………………………………….. 27
3-4-1 معرفی نرمافزار Flow3D……………………………………………………………………………………… 28
3-4-2 معادلات حاکم………………………………………………………………………………………………………. 32
3-4-3 مدلهای آشفتگی…………………………………………………………………………………………………… 33
3-4-3-1 مدلهای صفر معادلهای………………………………………………………………………………………. 35
3 -4-3-2 مدلهای یک معادلهای………………………………………………………………………………………. 35
3-4-3-3 مدلهای دو معادلهای…………………………………………………………………………………………. 36
3-4-3-4 مدلهای دارای معادله تنش…………………………………………………………………………………. 36
3-4-4 شبیهسازی عددی مدل…………………………………………………………………………………………….. 37
3-4-4-1 ترسیم هندسه مدل……………………………………………………………………………………………… 38
3-4-4-2 شبکه بندی حل معادلات جریان…………………………………………………………………………… 38
3-4-4-3 شرایط مرزی کانال…………………………………………………………………………………………….. 40
3-4-4-4 خصوصیات فیزیکی مدل…………………………………………………………………………………….. 41
3-4-4- 5 شرایط اولیه جریان……………………………………………………………………………………………. 43
3-4-4-6 زمان اجرای مدل……………………………………………………………………………………………….. 43
فصل چهارم: نتایج و بحث
4-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………. 46
4-2 شبیهسازی هیدرولیک جریان در حالت کف صلب……………………………………………………………. 46
4-2-1 واسنجی نرمافزار……………………………………………………………………………………………………. 46
4-2-1-1 ارزیابی نرمافزارپ………………………………………………………………………………………………… 48
4-2-1-2 بررسی تأثیر انقباض جانبی سازه ترکیبی سرریز – دریچه بر هیدرولیک جریان………………. 54
فهرست مطالب
عنوان صفحه
4-3 شبیهسازی آبشستگی پاییندست جریان…………………………………………………………………………… 59
4-3-1 واسنجی نرمافزار……………………………………………………………………………………………………. 59
4-3-1-1 ارزیابی نتایج نرمافزار…………………………………………………………………………………………. 61
فصل پنجم: پیشنهادها
5-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………. 70
5-2 نتیجهگیری………………………………………………………………………………………………………………… 70
5-3 پیشنهادها………………………………………………………………………………………………………………….. 71
منابع………………………………………………………………………………………………………………………………… 74
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 3- 1 محدوده آزمایشات انجام شده برای مدلسازی هیدرولیک جریان……………………………… 25
جدول 3- 2 معرفی نرمافزار Flow3D……………………………………………………………………………….. 28
ادامه جدول 3-2……………………………………………………………………………………………………………….. 29
جدول 3- 3 محدوده دادههای به کار رفته جهت شبیهسازی آبشستگی………………………………………… 38
جدول 3- 4 شرایط مرزی اعمال شده در نرمافزار…………………………………………………………………… 40
جدول 3- 5 شرایط مرزی اعمال شده در نرمافزار…………………………………………………………………… 41
جدول 3- 6 مدلسازیهای انجام شده برای تعیین بهترین مقدار پارامترهای مربوط به رسوب…………. 42
جدول 4- 1 نتایج آمارهای خطا مربوط به فرمول (4-1)………………………………………………………… 51
جدول 4- 2 نتایج حاصل از مدلسازی سازه ترکیبی همراه با انقباض جانبی برای نسبت دبیها……….. 55
جدول 4- 3 تأثیر پارامتر عدد شیلدز بحرانی بر حداکثر عمق آبشستگی………………………………………… 60
جدول 4- 4 تأثیر پارامتر ضریب دراگ بر حداکثر عمق آبشستگی……………………………………………….. 60
جدول 4- 5 تأثیر زاویه ایستایی بر حداکثر عمق آبشستگی…………………………………………………………. 61
جدول 4-6 تأثیر پارامتر حداکثر ضریب تراکم مواد بستر بر حداکثر عمق آبشستگی…………………………. 61
جدول 4- 7 بهترین مقادیر برای پارامترهای مؤثر در شبیهسازی حفره آبشستگی……………………………. 61
جدول 4- 8 نتایج آمارهای خطا مربوط به فرمول (4-4)………………………………………………………… 65
فهرست شكلها
عنوان صفحه
شکل 1- 1 شماتیکی از جریان ترکیبی عبوری همزمان از روی سرریز و زیر دریچه. 5
شکل 1- 2 آبشستگی موضعی پاییندست برخی از سازههای هیدرولیکی. 8
شکل 2- 1 جریان عبوری از سازه ترکیبی سرریز – دریچه مستطیل شکل با فشردگی جانبی. 12
شکل 2- 2 جریان عبوری از سازه ترکیبی سرریز- دریچه بدون فشردگی جانبی. 12
شکل 2- 3 نمایی از مدلهای آزمایشگاهی جریان مستغرق و نیمه مستغرق (سامانی و مظاهری، 1386) 14
شکل 2- 4 مدل شبیهسازی شده جریان و حفره آبشستگی جریان ترکیبی (اویماز، 1987) 14
یک مطلب دیگر :
شکل 2- 5 فرآیند پر و خالی شدن حفره آبشستگی درحین برخی از آزمایشات (دهقانی و بشیری، 2010) 15
شکل 3- 1 نمایی از مدل آزمایشگاهی کانال با مقیاس کوچک.. 23
شکل 3- 2 مشخصات اجزای فلوم آزمایشگاهی با مقیاس کوچک.. 24
شکل 3- 3 مدل فیزیکی سازه ترکیبی مورد استفاده در آزمایشات هیدرولیک جریان. 25
شکل 3- 4 شماتیکی از جریان ترکیبی عبوری از سرریز و زیر دریچه در بستر صلب.. 26
شکل 3- 5 مدلسازی پرش هیدرولیکی. 30
شکل 3- 6 مدلسازی جریان در قوس رودخانه. 30
شکل 3- 7 مدلسازی جریان عبوری از زیر دریچه. 30
شکل 3- 8 مدلسازی جریان عبوری از روی سرریز با انقباض جانبی و بدون انقباض… 31
شکل 3- 9 مدلسازی آبشستگی پاییندست سازه 31
شکل 3- 10 مشبندی یکنواخت در کانال با مقیاس کوچک.. 39
شکل 3- 11 مشبندی غیر یکنواخت در راستای طولی کانال با مقیاس بزرگ.. 40
شکل 3- 12 شرایط مرزی مورد استفاده در مدلسازی حالت بستر صلب.. 40
شکل 3- 13 شرایط مرزی مورد استفاده در مدلسازی حالت بستر رسوب.. 41
شکل 3- 14 نمودار تغییرات زمانی حجم سیال در مدلسازی هیدرولیک جریان. 43
شکل 3- 15 نمودار تغییرات زمانی حجم سیال در مدلسازی حفره آبشستگی. 43
شکل 4- 1 مقایسه نتایج پروفیل سطح آب برای شبکهبندیهای مختلف میدان جریان با داده آزمایشگاهی. 46
شکل 4- 2 مقایسه پروفیل سطح آب در دو مدل تلاطمی k-ε RNG و k-ε و دادههای آزمایشگاهی. 47
شکل 4- 3 مقایسه پروفیل سطح آب در مدل تلاطمی k-ε RNG با دادههای آزمایشگاهی. 49
فهرست شكلها
عنوان صفحه
شکل 4-4 ارزیابی دقت مدل RNG k-ε برای عمق جریان در بالادست و روی سازه ترکیبی سرریز- دریچه 49
شکل 4- 5 نمایش چگونگی رابطه پارامترهای بیبعد مؤثر بر جریان عبوری از سازه ترکیبی با نسبت دبی عبوری از روی سازه به دبی عبوری از زیر دریچه (Qs / Qg) 51
شکل 4- 6 نمودار تغییرات نسبت دبیهای نرمافزار و مشاهداتی. 52
شکل 4- 7 مقایسه رابطه نسبت دبیها درسازه ترکیبی سرریز- دریچه با روابط تجربی برای تخمین دبی در سرریز و ریچه 52
شکل 4- 8 توزیع مؤلفه طولی سرعت جریان عبوری از سازه ترکیبی در طول کانال با استفاده از مدل RNG k-ε. 53
شکل 4- 9 توزیع فشار جریان عبوری از سازه ترکیبی در طول کانال با استفاده از مدل RNG k-ε. 53
شکل 4- 10 الگوی جریان اطراف سازه ترکیبی سرریز – دریچه. 54
شکل 4- 11 توزیع تنش برشی کف در اطراف سازه ترکیبی سرریز – دریچه. 54
شکل 4- 12 شماتیکی از جریان عبوری از سازه ترکیبی دارای انقباض جانبی. 54
شکل 4-13 توزیع تنش برشی کف در اطراف سازه ترکیبی با انقباض جانبی. 55
شکل 4-14 مقایسه عمق جریان درعرض کانال دربلافاصله قبل از سازه برای میزان انقباضهای جانبی مختلف سازه رکیبی 56
شکل 4-15 مقایسه عمق جریان در طول کانال برای میزان انقباضهای جانبی مختلف سازه ترکیبی. 56
شکل 4-16 توزیع مؤلفه طولی سرعت در زیر سازه در دو حالت با انقباض و بدون انقباض… 57
شکل 4-17 توزیع مؤلفه طولی سرعت روی سازه در دو حالت با انقباض و بدون انقباض… 57
شکل 4-18 توزیع مؤلفه عرضی سرعت در زیر سازه در دو حالت با انقباض و بدون انقباض… 58
شکل 4-19 توزیع مؤلفه عرضی سرعت روی سازه در دو حالت با انقباض و بدون انقباض… 58
شکل 4- 20 مقایسه دقت شبیهسازی حفره آبشستگی با استفاده از مدلهای مختلف آشفتگی. 59
شکل 4- 21 ارزیابی دقت نرمافزار برای عمق جریان در بالادست و روی سازه ترکیبی. 62
شکل 4- 22 ارزیابی دقت نرمافزار برای حداکثر عمق آبشستگی. 62
شکل 4- 23 شماتیکی از جریان ترکیبی عبوری از روی سرریز و زیر دریچه در بستر متحرک.. 63
فهرست شكلها
عنوان صفحه
شکل 4- 24 نمایش چگونگی رابطه پارامترهای بیبعد مؤثر بر جریان عبوری از سازه ترکیبی با نسبت دبی عبوری از روی سازه به دبی عبوری از زیر دریچه (Qs/Qg) برای بستر رسوب.. 64
شکل 4- 25 نمودار تغییرات نسبت دبیهای نرمافزار و مشاهداتی. 65
شکل 4-26 توزیع مؤلفه طولی سرعت جریان در اطراف سازه ترکیبی. 66
[پنجشنبه 1399-08-08] [ 12:02:00 ق.ظ ]
|