پروژه شبیه سازی عددی پارامترهای هندسی-هیدرولیکی آبشستگی پایین دست جتهای ریزشی آزاد در حوضچه استغراق/strong>
رشته : کارشناسی ارشد عمران – سازه
فرمت : PDF
چکیده :
سازه های ریزشی آزاد به عنوان یکی از اقتصادی ترین روشهای استهلاک انرژی جریان ، در خروجی سازه های هیدرولیکی از اهمیت خاصی در مهندسی هیدرولیک برخوردار است اما همواره حفاظت بستر پایین دست و جلوگیری از فرسایش و وقوع آبشستگی بدلیل در معرض خطر قرارگرفتن پایداری سازه از مهمترین چالشهای بوده که محققین با آن مواجه بوده اند . قالب تحقیقات برای پیش بینی ابعاد حفره آبشستگی ناشی از جتهای ریزشی آزاد بصورت آزمایشگاهی بوده است . لذا نیاز به بسط و توسعه مدلهای عددی برای کاهش هزینه ها و زمان در مدلسازی احساس می شد.
در این پایان نامه فرآیند آبشستگی در پایین دست جتهای ریزشی آزاد به روش عددی و با استفاده از مدل ریاضی FLOW3D شبیه سازی شد و ابعاد حفره آبشستگی بدست آمد. . برای شبیه سازی آشفتگی جریان از مدل
استانداردk-ε استفاده شد 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 بررسی تغییرات رسوبات بستر استفادهگردید.
نتایج نشان می دهد مدل ریاضی FLOW 3D توانایی خوبی برای شبیه سازی آبشستگی دارد و بوضوح اثرجریانهای ثانویه در شکل گیری حفره آبشستگی را نشان می دهد. در مقایسه شبیه سازی ۲بعدی و ۳ بعدی فرآیندآبشستگی مشخص گردید، بدلیل عدم امکان شکل گیری جریانهای ثانویه عرضی در مدل ۲ بعدی طول حفرهآبشستگی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی بزگتر است و برآمدگی در پایین دست حفره نیز تشکیل نمی شود.
در این پژوهش مشخصا به بررسی اثر عمق پایاب بروی ابعاد حفره آبشستگی پرداخته شده است. نتایج نشانمیدهد با افزایش عمق پایاب ابعاد حفره (طول ،عرض،عمق ) آبشستگی افزایش می یابد . ابعا حفره آبشستگیزب دست آمده از مدل ریاضی FLOW 3D در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی سایر محقیقین از تطابق نسبتا زیادیبرخوردار است .
فهرست :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱
مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ۲
فصل اول: کلیات و مفاهیم اساسی آبشستگی ………………………………………………………………………………….. ۴ ۱-۱) تاریخچه علم هیدرولیک و رسوب …………………………………………………………………………………….. ۵
۲-۱) مفهوم آستانه حرکت ذرات ………………………………………………………………………………………………… ۷
۳-۱ ) آبشستگی ……………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۰
۱-۳-۱ ) آبشستگی عمومی ……………………………………………………………………………………………………….. ۱۰
۲-۳-۱) آبشستگی موضعی (محلی) ………………………………………………………………………………………………… ۱۱
۳-۳-۱) مراحل مختلف آبشستگی …………………………………………………………………………………………………. ۱۴
۱-۳-۴) مشکلات و خطرات ناشی از آبشستگی سازه های هیدرولیکی ……………………………………….. ۱۵
۱-۴) آبشستگی ناشی از جتها ……………………………………………………………………………………………………….. ۱۷
۱-۴-۱) مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۷
۱-۴-۲) تعریف جت و تقسیم بندی انواع آن …………………………………………………………………………………. ۱۸
۱-۴-۳) خصوصیات جت قائم و آبشستگی ناشی از آن …………………………………………………………………. ۱۲
۱-۴-۴) خصوصیات جت مایل و آبشستگی ناشی از آن ……………………………………………………………….. ۲۸
۵-۱) مروری بر مباحث تئوری آبشستگی ………………………………………………………………………………………… ۳۳ فصل دوم: مروری بر مطالعات صورت گرفته ……………………………………………………………………………………… ۷۳ ۱-۲) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………. ۳۸
۲-۲ ) اثر شکل ابعاد جت ………………………………………………………………………………………………………………. ۰۴
۲-۳ ) اثر زاویه برخورد جت …………………………………………………………………………………………………………. ۳۴
۲- ۴ ) اثر عمق پایاب …………………………………………………………………………………………………………………….. ۶۴
۵) اثر ارتفاع ریزش جت …………………………………………………………………………………………………………. ۱۵
۲-۶ ) اثر اندازه دانه ها ……………………………………………………………………………………………………………………. ۷۵
۷-۲) اثر دبی جریان یا سرعت جت …………………………………………………………………………………………….. ۱۶
۸-۲) اثر هوادهی ورودی به جت …………………………………………………………………………………………………… ۵۶
فصل سوم : معادلات حاکم بر جریان سیال …………………………………………………………………………………….. ۲۷ ۱-۳) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………… ۷۳
معادلات پیوستگی ……………………………………………………………………………………………………………….. ۷۳
معادله اندازه حرکت ……………………………………………………………………………………………………………… ۷۴
معادله انرژی …………………………………………………………………………………………………………………………… ۵۷
معادلات کلی انتقال ……………………………………………………………………………………………………………….. ۸۷
فصل چهارم : آشفتگی و مدلهای آشفتگی ………………………………………………………………………………………. ۸۰
۱-۴) مقدمه ای بر آشفتگی جریان ………………………………………………………………………………………………. ۱۸
برخورد آماری با آشفتگی جریان …………………………………………………………………………………………… ۲۸
۳-۴) مفاهیم اساسی در مدل کردن آشفتگی ………………………………………………………………………………. ۵۸
۱-۳-۴) مفهوم لزجت گردابه ای (Eddy viscosity) ………………………………………………………………… 85
۲-۳-۴) مفهوم انتشار گردابه ای (Eddy Diffusivity) ………………………………………………….. 68
۴-۴) دسته بندی مدلهای انتقال آشفتگی ……………………………………………………………………………………. ۶۸
۱-۴-۴) مدلهای صفر معادله ای یا جبری …………………………………………………………………………………….. ۸۷
۴-۴-۲) مدلهای تک معادله ای …………………………………………………………………………………………………….. ۸۸
۴-۴-۳ ) مدل دو معادله ای …………………………………………………………………………………………………………….. ۹۸
مدل استاندارد k- ε ………………………………………………………………………………………………….. ۱۹
روش قانون دیواره (Wall Function) برای اعداد رینولدز بالا …………………………………. ۲۹
مدل k -ε برای اعداد رینولدز پایین ………………………………………………………………………….. ۴۹
۴-۴-۴) مدلهای چند معادله ای …………………………………………………………………………………………………….. ۹۵
۴-۵ ) ارزیابی مدلهای آشفتگی ……………………………………………………………………………………………………. ۸۹
فصل پنجم: روش حل عددی ……………………………………………………………………………………………………………… ۱۰۰
) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۰۱
) روش حجم محدود ……………………………………………………………………………………………………………… ۱۰۲
۵ -۲-۱) معادلات نفوذ دائم ……………………………………………………………………………………………………………. ۱۰۴
۵-۲-۲ ) معادلات نفوذ -جابجایی دائم …………………………………………………………………………………………… ۱۰۷
۵-۲-۱) طرح اختلاف مرکزی ………………………………………………………………………………………………………. ۱۰۹
۵-۲-۲-۲) طرح اختلاف بالادست یا روش آپویند ………………………………………………………………………. ۱۱۰
۵-۲-۲-۳ ) طرح توان –پیرو ………………………………………………………………………………………………………… ۱۱۲
۵-۲-۲-۴ ) طرح اختلاف بالادست مرتبه دوم (کوئک) …………………………………………………………………. ۱۱۳
۵-۲-۳) معادلات نفوذ -جابجایی غیردائم (گذرا) ……………………………………………………………………………. ۱۱۶
۱۱۸ ………………………………………………………………………. (Forward- Euler) روش اولر پیشرو (۱-۳-۲-۵
۱۱۸ ………………………………………………………… (Crank-Nicolson) روش کرانک نیکولسون ( ۲-۳-۲-۵
۳-۳-۲-۵) روش اسدریک (Sdrik) ……………………………………………………………………………………………… 118
۴-۳-۲-۵) روش فرس (Frace) ………………………………………………………………………………………………….. 119
۱۱۹ ………………………………………………………………………………….. (Vosoughifar) روش وثوقی ( ۵-۳-۲-۵
۱۲۳ ………………………………………………………………………. (Fully Implicit) روش کاملا ضمنی (۶-۳-۲-۵
۳-۵) الگوریتمهای حل توام فشار-سرعت …………………………………………………………………………………………. ۱۲۵
۵-۳-۱ ) الگوریتم SIMPLE ………………………………………………………………………………………………………….. 126
۵-۳-۲ ) الگوریتم GMRES …………………………………………………………………………………………………………… 127
فصل ششم : نرم افزار FLOW-3D …………………………………………………………………………………………… 132
۶-۱ ) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۳۳
۲-۶) مدل آزمایشگاهی ………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۳۴
۳-۶) شبیه سازی عددی …………………………………………………………………………………………………………………. ۱۳۷
۱۳۸ ………………………………………………………………………………………………………………….. Global منوی (۱-۳-۶
۱۳۹ ………………………………………………………………………………………………………………. Physics منوی (۲-۳-۶
۱۴۰ …………………………………………………………………………………………… Sediment Scour مدل (۱-۲-۳-۶
۶-۳-۲-۲) مدل آشفتگی جریان ………………………………………………………………………………………………………. ۱۴۶
۱۴۷ ………………………………………………………………………………………………………………….. Fluid منوی ( ۳-۳-۶
۱۴۸ …………………………………………………………………………. Meshing and Geometry منوی (۴-۳-۶
۱۵۰ ………………………………………………………………………. Boundary Condition شرایط مرزی ( ۵-۳-۶
۱۵۳ ……………………………………………………………………………………………………….. Numericis منوی ( ۶-۳-۶
۶-۳-۷ ) منوی Simulation ……………………………………………………………………………………………………… 156 فصل هفتم: نتایج بدست آمده و تجزیه و تحلیل آن ………………………………………………………………….. ۱۵۷
۷-۱) مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۵۸
۷-۲ ) تجزیه و تحلیل شبیه سازی جت ریزشی …………………………………………………………………………….. ۱۵۹
۷-۳ ) تجزیه تحلیل و شبیه سازی ۲ بعدی آبشستگی ……………………………………………………………………. ۱۶۵
۷-۴) تجزیه و تحلیل شبیه سازی ۳ بعدی آبشستگی …………………………………………………………………….. ۱۷۰
۱۷-۴-) بررسی ابعاد حفره آبشستگی …………………………………………………………………………………………….. ۱۷۵
۲-۴-۷) بررسی توزیع سرعت در مقاطع عرضی ( بردارهای جریان ثانویه ) ………………………………….. ۱۸۱ فصل هشتم : نتیجه گیری و پیشنهادات ………………………………………………………………………………………. ۱۹۱
۱-۸) نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۹۲
۲-۸) پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۹۴
منابع و ماخذ
فهرست منابع فارسی
فهرست منابع لاتین
چکیده انگلیسی
این پروژه به عنوان کمک آموزشی و در راستای تکمیل مطالعات شما ، در وبسایت قرار گرفته است .
لطفا از این پروژه به عنوان پایان نامه و یا پروژه تخصصی استفاده ننمایید .
- فاقد لینک دانلود و فروش. این پروژه فقط جهت معرفی در سایت قرار گرفته است. [purchase_link id=”7725″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”green”]
پیشنهاد:
پروژه بررسی زمانی آبشستگی پایین دست جت های ریزشی با…- پروژه شبیه سازی عددی هیدرولیکی- هندسی آبشستگی در…
بررسی آزمایشگاهی فرسایش در پایین دست حوضچه های آرامش…- بررسی و ارزیابی راهکارهای جلوگیری از نفوذ امواج ناشی…
- مدلسازی عددی نفوذ امواج به داخل بنادر و بررسی آرامش…
انواع آبشستگی در اثر اندرکنش آب و خاک در مجاورت سازه…