خريد بک لينک
گيفت کارت
بازي هاي دخترانه
دانلود اهنگ
رزرو آنلاين هتل خارجي
دانلود رمان جديد
رزرو آنلاين هتل خارجي
باسکول پند
دانلود فيلم با لينک مستقيم
برج خنک کننده
ثبت شرکت در عمان
خريد سکه سوکر استار ارزان
بتن سخت
فلنج
powefile
تاريخ : 12 مرداد 1396 | 21:20 | نویسنده : مهدی | بازدید : 13
آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)

پایان نامه آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)در 123 صفحه ورد قابل ویرایش

دانلود آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)

پایان نامه آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)
مقاله آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)
پروژه آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)
تحقیق آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)
دانلود پایان نامه آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)
دسته بندی فنی و مهندسی
فرمت فایل doc
حجم فایل 2984 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 123

پایان نامه آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)در 123 صفحه ورد قابل ویرایش 

فهرست

چكیده: 1

فصل اول/كلیات... 2

مقدمه. 3

CFD چیست؟. 6

نقش CFD در دنیای فناوری مدرن امروزی.. 7

اهمیت انتقال حرارت و جریان سیال. 10

متدهای پیشگویی.. 10

امتیازات یك محاسبه تئوری.. 11

هزینه كم. 11

اطلاعات كامل.. 12

توانایی شبیه سازی شرایط واقعی.. 12

توانایی شبیه‌سازی شرایط ایده‌آل. 12

نارساییهای محاسبه تئوری.. 13

انتخاب متد پیشگوی.. 13

یك برنامه CFD چگونه كار می‌كند؟. 14

توضیح سازگاری و پایداری.. 15

فصل دوم/تاریخچه. 17

تاریخچه. 18

فصل سوم/مفاهیم اساسی پایان‌نامه. 24

3-1- مقدمه. 25

3-2- انتخاب دبی طرح برای سرریز. 25

3-3- شكل‌گیری سرریز از نوع پیوند (Ogee) 26

3-4- سرریز WES.. 28

3-4-1- طراحی هیدرولیكی سرریز WES.. 29

3-4-1- اثر ارتفاع سرریز و ارتفاع آب در سراب بر ضریب C.. 29

3-4-2- اثر شیب بدنه در سراب بر ضریب C.. 29

3-4-3- اثر ارتفاع آب و رقوم كف در پایاب بر ضریب C.. 30

3-4-4- اثر پایه‌های پل و دماغه سواحل بر ضریب دبی جریان. 32

3-4-5- طراحی بدنه سرریز WES.. 33

3-4-6- طراحی بدنه سرریز كوتاه بدون دریچه WES در تنداب‌ها 35

3-5- كنترل‌كاویتاسیون در سرریزهای بلند. 36

فصل چهارم/آشنایی با برنامه Fluent Error! Bookmark not defined.

(روشهای حل عددی استفاده شده در مدل Fluent) Error! Bookmark not defined.

4-1 قابلیتها و محدودیتهای نرم‌افزار فلوئنت... Error! Bookmark not defined.

4-1-1- توانائیهای نرم‌افزار فلوئنت... Error! Bookmark not defined.

قابلییتهای مدلسازی فیزیكی.. Error! Bookmark not defined.

الف- آشفتگی.. Error! Bookmark not defined.

ب-احتراق/واكنشهای شیمیایی.. Error! Bookmark not defined.

ج- تابش... Error! Bookmark not defined.

د- جریانهای چند فازی.. Error! Bookmark not defined.

ه- جریانهای فاز گسسته. Error! Bookmark not defined.

و- گزینه‌های شرائط مرزی.. Error! Bookmark not defined.

ز- توابع تعریف شونده توسط كاربر. Error! Bookmark not defined.

ح- سایر توانمندیها Error! Bookmark not defined.

توانا ئیهای جدید نسخه‌های سری 6 نرم‌افزار فلوئنت... Error! Bookmark not defined.

4-1-2- محدودیتهای نرم‌افزار فلوئنت... Error! Bookmark not defined.

4-2- نگاهی گذرا به چگونگی استفاده از نرم‌افزار فلوئنت... 43

4-2-1- چگونگی شبیه‌سازی جریان به روش CFD.. 44

4-2-2- راه‌ اندازی نرم‌افزار فلوئنت... 46

راه‌اندازی نرم‌افزار فلوئنت در سیستم عامل UNIX.. 47

راه‌اندازی نرم‌افزار فلوئنت در سیستم عامل WINDOWS.. 47

4-3- روشهای حل معادلات... 50

4-3-1 گسسته‌سازی معادلات... Error! Bookmark not defined.

4-3-1-1 روش تفاضل پیشرو مرتبه اول. Error! Bookmark not defined.

4-3-1-2- روش Power Law.. Error! Bookmark not defined.

4-3-1-3- روش پیشرو مرتبه دوم. Error! Bookmark not defined.

4-3-1-4- روش QUICK.. Error! Bookmark not defined.

4-3-1-5- شكل خطی شده معادله گسسته. Error! Bookmark not defined.

4-3-1-6- پارامتر Under-Relaxation. Error! Bookmark not defined.

4-3-2- روش حل Segregated. Error! Bookmark not defined.

4-3-2-1- گسسته‌سازی معادله ممنتم. Error! Bookmark not defined.

روشهای میانیابی فشار. Error! Bookmark not defined.

4-3-2-2- گسسته‌سازی معادله پیوستگی.. Error! Bookmark not defined.

4-3-2-3- گوپلینگ سرعت-فشار. Error! Bookmark not defined.

الگوریتم SIMPLE.. Error! Bookmark not defined.

روش SIMPLEC.. Error! Bookmark not defined.

روش PISO.. Error! Bookmark not defined.

تصحیح همسایه. Error! Bookmark not defined.

تصحیح تابیدگی.. Error! Bookmark not defined.

رفتار ویژه نیروهای وزنی قوی در جریانهای چند فازی.. Error! Bookmark not defined.

4-3-3- روش حل Coupled. Error! Bookmark not defined.

4-3-3-1- فرم برداری معادلات حاكم. Error! Bookmark not defined.

پیش شرط.. Error! Bookmark not defined.

تجزیه تفاضل شار. Error! Bookmark not defined.

4-3-3-2- گام زمانی برای جریانهای پایا Error! Bookmark not defined.

روش صریح.. Error! Bookmark not defined.

4-3-3-3- گسسته‌سازی موقتی برای جریانهای ناپایا Error! Bookmark not defined.

گام زمانی صریح.. Error! Bookmark not defined.

قدم زنی دوگانه. Error! Bookmark not defined.

4-4 روش چند شبكه. Error! Bookmark not defined.

4-4-1 تقریب... Error! Bookmark not defined.

اصول روش چند شبكه‌ای.. Error! Bookmark not defined.

انتقال اطلاعات... Error! Bookmark not defined.

چند شبكه‌ای بی‌سازمان. Error! Bookmark not defined.

4-3-3-4- چرخه‌های چند شبكه. Error! Bookmark not defined.

4-3-3-5- روش چند شبكه‌ای جبری (AMG) Error! Bookmark not defined.

4-4- مدلهای تابشی و حرارتی.. Error! Bookmark not defined.

4-4-1- كاربردهای انتقال حرارت تشعشعی.. Error! Bookmark not defined.

4-4-2- تشعشع خارجی.. Error! Bookmark not defined.

4-4-3-  انتخاب یك مدل تشعشع. Error! Bookmark not defined.

4-4-4- مدل تابشی DTRM... Error! Bookmark not defined.

- تئوری و معادلات حاكم مدل DTRM... Error! Bookmark not defined.

مسیریابی پرتو. Error! Bookmark not defined.

دسته‌بندی.. Error! Bookmark not defined.

شرط مرزی مدل DTRM در دیواره‌ها Error! Bookmark not defined.

شرط مرزی مدل DTRM در ورودیها و خروجیهای جریان. Error! Bookmark not defined.

4-4-5- مدل تابشی P--1. Error! Bookmark not defined.

تئوری و معادلات مدل P-1. Error! Bookmark not defined.

- پراكندگی غیر همگن.. Error! Bookmark not defined.

- اثرات ذره در مدل P-1. Error! Bookmark not defined.

- شرط مرزی مدلP-1 در دیواره‌ها Error! Bookmark not defined.

شرط مرزی مدل P-1 در ورودیها و خروجیهای جریان. Error! Bookmark not defined.

4-4-6- مدل تابشی راسلند. Error! Bookmark not defined.

- تئوری و معادلات مدل راسلند. Error! Bookmark not defined.

شرط مرزی راسلند در ورودیها و خروجیهای جریان. Error! Bookmark not defined.

4-4-7- مدل تابشی D O.. Error! Bookmark not defined.

- تئوری و معادلات مدل DO.. Error! Bookmark not defined.

4-5- جریانهای چندفازی.. 55

4-5-1- مدل حجم سیال(VOF) 56

4-5-1-1- تئوری مدل VOF.. 57

میانیابی در مرز تقابل بین فازها 58

- روش تجدید ساختار هندسی.. 59

- روش Donor-Acceptor. 60

- روش صریح اولر. 60

- روش ضمنی.. 61

- كشش سطح.. 62

- چسبندگی دیواره 63

4-5-2- چگونگی استفاده از مدل VOF.. 64

- فعال سازی مدل VOF.. 65

- تعریف فازها 66

- فعال سازی كشش سطحی و چسبندگی دیواره 66

- انتخاب فرمولاسیون VOF.. 66

- چند مثال نمونه. 68

تنظیم پارامترهای شبیه‌سازی جریان ناپایا برای مدل VOF.. 68

وارد كردن نیروی وزن در محاسبات VOF.. 69

تعیین شرائط مرزی.. 70

- تعیین شرائط اولیه كسرهای حجمی.. 71

- استراتژیهای حل.. 71

پس پردازش مدل VOF.. 73

4-5-2- مدل كاویتاسیون. 73

4-5-2-1- تئوری مدل كاویتاسیون. 74

- معادله كسر حجمی.. 74

- محاسبه انتقال جرم بین فازها 75

4-5-2-2- چگونگی استفاده از مدل كاویتاسیون. 76

- فعال‌ كردن مدل كاویتاسیون. 76

- تعریف فازها 77

- تنظیم پارامترهای مدلسازی كاویتاسیون. 77

- تأثیر نیروی وزن در محاسبات كاویتاسیون. 78

- تعیین شرائط مرزی.. 78

- استراتژی حل.. 78

4-5-3- مدل اختلاط خطای جبری (ASM) 78

4-5-3-1- تئوری مدل اختلاط خطای جبری (ASM) 79

- معادله كسر حجمی فاز ثانویه. 81

4-5-3-2- چگونگی استفاده از مدل ASM... 82

- فعال‌ كردن مدل ASM... 82

- تنظیم پارامترهای مدل ASM... 83

- تعیین شرائط مرزی.. 83

- تعیین شرائط اولیه كسرهای حجمی.. 84

- استراتژی حل.. 84

فصل پنجم/سد انحرافی گرمسار. Error! Bookmark not defined.

5-1- سد انحرافی گرمسار: 85

مقدمه: 85

5-2- مشخصات جغرافیای و عمومی سد انحراف گرمسار. 86

فصل ششم/نتایج آنالیز جریان بر روی سرریز سد انحرافی گرمسار. 92

6-3 مراحل آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار با استفاده از برنامه Fluent 93

6-3-1- تعریف كردن هدفهای شبیه‌سازی.. 93

6-3-2- انتخاب مدل محاسباتی.. 93

6-3-3- انتخاب مدل فیزیكی.. 93

6-3-4- مراحل انجام پروژه تحقیقات: 94

6-3-4-1 تولید شكل : 94

6-3-4-2- شبكه بندی در نرم‌افزارهای پیش‌پردازنده: 94

6-3-4-3- انواع شبكه‌ بندی.. 96

6-3-4-4- شبكه‌بندی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار: 97

6-3-4-5- بررسی شبكه‌بندی مدل سرریز اوجی انحرافی گرمسار. 98

6-3-5- تعیین شرایط مرزی برای شبكه‌بندی مدل سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار. 102

6-3-6- انتخاب شیوه محاسباتی و فرمول بندی حل مدل سرریز اوجی سد گرمسار در برنامه Fluent 104

6-3-7- تعیین خواص سیال. 104

فصل هفتم/بحث و نتیجه‌گیری.. 110

 نتیجه‌گیری و پیشنهادات : 111

پیشنهادات: 112

مراجع و منابع. 113

 


چكیده:

هدف این پایان‌نامه تحقیق در مورد راهكارهای حل نیمه دقیق از یك طرف و شبیه سازی عددی در مورد رفتار جریان سیال بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار می‌باشد.

همچنین مقایسة نتایج بدست آمده بر روی سرریز اوجی بر اساس CFD یكی دیگر از اهداف این پایان‌نامه می‌باشد تا درمطالعات و طرحهای آتی با اطمینان خاطر بیشتر از مدلهای (CFD) استفاده گردد.

ضرورت تحقیق این پایان‌نامه گسترش استفاده از مدلهای (CFD) در داخل كشور می‌باشد بطوریكه مدلهای CFD در چند سال اخیر نقش بسزایی را در مسائل صنعتی و آكادمیك ایفا كرده است. در دو دهة قبل مسائل (CFD) به صورت آكادمیك مطرح بوده ولی در دهة اخیر در كشورهای پیشرفته رواج گستره‌ای در صنعت پیدا كرده است.

برای انتخاب بهترین طرح برای بسیاری از سدها باید با صرفه ترین و دقیق‌ترین روش را برای بررسی چگونی رفتار جریان بر روی  سرریز در صورت وقوع سیل را در نظر گرفت. تا مدتی قبل استفاده از مدل فیزیكی تنها روش بررسی بوده ولی هم اكنون استفاده از روش (CFD) رواج گسترده‌ای پیدا كرده است كه هزینه و زمان بررسی كردن را پایین آورده است.

در این پایان‌نامه نحوة رفتار جریان بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار با استفاده از برنامه Fluent و تحت سطوح بالا برندة مورد بررسی قرار گرفته است.

برای شبكه‌بندی مدل تاج سرریز سدانحرافی گرمسار از نوع شبكه‌بندی چند بلوكی استفاده شده است مدل تاج سرریز نیز به چهار ناحیه تقسیم‌بندی شده است و در حل این پروژه از مدل Vof استفاده شده است. طبق نتایج حاصل از تحقیقات به عمل آمد بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار برای 5/0=Hd/H بر روی تاج سرریز فشار منفی تشكیل نمی‌گردد و برای 1=Hd/H و 33/1=Hd/H بر روی تاج سرریز سد انحرافی گرمسار فشا منفی تشكیل می‌گردد.



مقدمه

درمسائل مهندسی امروزی شناخت رفتار یا عكس العمل یك پدیده نقش بسزائی دربررسی نتایج بدست آمده و طراحی دقیق مسائل مهندسی دارد، بطوریكه یك پژوهشگر یا محقق با  شناخت چگونگی رفتار یك پدیده دربرخورد با مسائل مختلف می تواند وضعیت فیزیكی پدیده را درقبال مسائل مختلف مهندسی بهبود بخشد.

به عنوان مثال درطراحی بدنه خودرو اگر یك محقق عكس العمل یا رفتار هوا نسبت به خودرو را درسرعت های بالا درنظر نگیرد باعث مشكلات عدیده ای خواهد شد بطوریكه دراین حالت ضریب بازدارندگی افزایش و درنتیجه نیروی بازدارندگی نیز افزایش می یابد و اتومبیل برای رسیدن به یك سرعت مناسب بایستی نیروی بیشتری راتولید كند كه در نتیجه باعث افزایش مصرف سوخت و سایر مشكلات خواهدشد. اما امروزه كارشناسان با شناخت رفتار و عكس العمل هوا نسبت به بدنه خودرو به این نتیجه رسیده اند كه بایستی بدنه خودروها حالت آیرودینامیكی داشته باشد تا با مشكلات ذكر شده مواجه نشوند.

لذا شناخت پدیده و عكس العمل آن نسبت به مسائل مختلف در امور مهندسی امروزی مانند هوا و فضا، هیدرولیك، سیالات و ... از اهمیت قابل توجهی برخودار است. دربرخورد مهندسان با مسائل و موضوعات هیدرولیكی مشخص بودن چگونگی رفتار سیال كمك بسیار زیادی را در طراحی هرچه دقیق تر پروژه ها می‌نماید. حل برخی از مسائل هیدرولیكی با روشهای حل تحلیلی امكان پذیر می باشد اما ممكن است دربرخی از موضوعات، حل تحلیلی كمك قابل توجهی را به یك محقق ننماید لذا بایستی ازحل عددی برای بررسی چگونگی رفتار سیال استفاده كرد. یكی از مسائل مهمی كه كارشناسان هیدرولیك بایستی با آن آشنا باشند نحوه رفتار جریان برروی سرریزهای سازه های آبی می باشد. یكی از راه های شناخت رفتار جریان برروی سرریز استفاده از مدلهای فیزیكی می باشد.

نتایج مدلهای فیزیكی درصورتیكه شرایط مدل به خوبی ایجاد گردد قابل قبول می‌باشد. اما یكی از مشكلات مدلهای فیزیكی درپروژه های مهندسی مدت زمانی است كه طول می كشد تا نتایج مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گیرد به طوریكه ممكن است ماهها  و یا دربرخی از موضوعات هیدرولیكی مانند بررسی میزان كاوتیاسیون سالها طول بكشد ویا اینكه یك محقق برای بررسی مدل فیزیكی گزینه های مختلف با محدودیت زمانی مواجه باشد. ساخت مدل فیزیكی و تجزیه و تحلیل نتایج آن هزینه قابل توجهی را درپی دارد لذا دربحث هزینه وزمان ممكن است كه یك محقق امكان استفاده از مدلهای مختلف فیزیكی را برای بررسی دقیق تر نتایج نداشته باشد. دربرخی از پدیده ها و موضوعات مهندسی امكان استفاده از مدل فیزیكی نمی باشد به عنوان مثال مدلسازی محیطی با درجه حرارت 4000 درجه به بالا ممكن است بسیار سخت و یا امكان پذیر نباشد. لذا استفاده از حل عددی مسائل كمك شایانی را به یك محقق می نماید تا به بررسی موضوع بپردازد. به طوریكه می توان با كمترین هزینه ودركمترین زمان گزینه های مختلفی را بررسی كرد.

همانطور كه اشاره شد شناخت نحوه رفتار جریان برروی سرریزسازه های  آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. معمولاً درطراحی سدهای انحرافی ازسرریز نوع اوجی استفاده می شود.

بررسی رفتار جریان برروی تاج سرریز برای دبی های بیشتر از دبی طراحی از اهمیت بسزایی درطراحی تاج سرریز برخودار است به طوریكه اگر فشار ایجاد شده برروی تاج سرریزهای اوجی كمتر از فشار اتمسفر گردد، فشار منفی برروی سرریز كه برای دبی های بیشتر از دبی طراحی اتفاق می افتد باعث پدیده كاوتیاسیون می گردد بطوریكه این پدیده خسارات جبران ناپذیری را برای بسیاری از سازه های آبی به بار آورده است. ازجمله سازه های آبی كه با این پدیده روبرو هستند می توان به سرریز سد شهید عباسپور اشاره كرد كه برای دبی های بیشتر از دبی طراحی، مشكلاتی برای سرریز این سد ایجاد شده است. همچنین می توان به سد انحرافی گرمسار اشاره كرد كه تاج سرریز آن دچار خوردگی و كاویتاسیون گردیده است. لذا در این پایان نامه نحوه رفتار جریان برروی تاج سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار با استفاده از نرم افزار fluent مورد بررسی قرارگرفته است. از آنجائیكه برای مهار آبهای سطحی و سیلاب ها از سدهای انحرافی با سرریز اوجی استفاده می گرد لذا ضروریت انجام این تحقیق آن است علل فرسایش و كاویتاسیون برروی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار مشخص گردد و هدف این تحقیق آن است با توجه به دقت نتایج بدست آمده براساس مدل عددی CFD)) برروی سرریز اوجی و با استفاده از نرم افزار Fluent بتوان با اطمینان خاطر بیشتری ازمدلهای (CFD) استفاده كرد.

روش انجام كار بدین گونه می باشد كه ابتدا بایستی مدل تاج سرریز توسط یك نرم افزار پیش پردازنده مدلسازی گردد نرم افزاری پیش پردازنده Fluent نرم افزار gambit می باشد كه از قابلیت های خوبی برای شبكه بندی و معرفی شرایط مرزی مدل برخوردار است.

تشریح فصول مختلف پایان نامه :

درفصل دوم این پایان نامه تاریخچه استفاده از برنامه های CFD ارائه شده است و درفصل سوم مفاهیم اساسی پایان نامه ازجمله، هیدرولیك جریان برروی سرریز اوجی وروشها و معیارهای طراحی سرریز اوجی شرح داده شده است.

درفصل چهارم این پایان نامه توضیحاتی درمورد نرم افزار fluent و روشهای حل عددی به كارگرفته شده دراین نرم افزار شرح داد شده است و نقشه ها و اطلاعات كلی مربوط به سد انحرافی گرمسار ارائه شده است.

درفصل پنجم نتایج بدست آمده از نرم افزار fluent برروی مدل سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار ارائه شده است كه دراین فصل به بررسی اشكال بدست آمده پرداخته شده است و درفصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات مربوط به این تحقیق ارائه شده است.

جنبه فیزیكی پدیده انتقال در ابعاد ماكروسكوپی، با استفاده از قوانین حركت نیوتن و اصول اساسی قوانین بقای جرم، ممنتم، انرژی و گونه‌های شیمیایی قانونمند شده است. براساس طبیعت مسئله و كمیتهای مورد نظر، این مفاهیم اساسی را می‌توان بصورت معادلات جبری، دیفرانسیلی و یا انتگرالی بیان نمود.

شبیه‌سازی عددی از جمله تكنیكهایی است كه معادلات انتقال حاكم را با معادلات جبری جایگزین كرده و یك توصیف عددی از پدیده‌ها را در فضا و یا دامنه‌های محاسباتی فراهم می‌كند. صرف نظر از طبیعت مسئله شبیه‌سازی عددی مستلزم داشتن مهارت كافی در زمینه‌های مربوطه از جمله محاسبات عددی می‌باشد.

تمام مهندسان از یكی از سه روش تجربی، حل دقیق و حل عددی برای یافتن مقادیر كمیتهای مسائل تعریف شده استفاده می‌كنند. شبیه‌سازی عددی روشی مناسب برای ارائه كمیتهای معادلات انتقال می‌باشد. معمولاً در روشهای عددی مسائل بصورت سعی و خطا و با تكرار بسیار زیاد حل می‌شود. بدیهی است كه انجام این كار تنها با استفاده از كامپیوتر امكان پذیر است. پیشرفت تكنیكهای حل عددی و گسترش دامنه كاربرد آن برای مسائل پیچیده‌تر با پیشرفت فناوریهای سخت افزاری و نرم‌افزاری ارتباطی مستقیم دارد. استفاده از ابركامپیوترها و پردازشگرهای موازی در شبیه‌سازی عددی، مثال بارزی برای اثبات این ادعا است.

CFD چیست؟

CFD یا همان دینامیك سیالات محاسباتی یك تكنیك شبیه‌سازی مجازی است. با استفاده از CFD می‌توان یك جریان را بطور كامل شبیه‌سازی كرد. در شبیه‌سازی جریان به روش CFD لازمست كه مراحل زیر به ترتیب اجراء شود.

1-      مدلسازی فیزیكی.

2-      تولید شبكه محاسباتی مناسب.

3-      مدلسازی فیزیكی.

4-      مدلسازی ریاضی.

5-      تعیین شرائط مرزی و اولیه.

6-      تعیین استراتژی حل.

7-      آنالیز.

8-      تهیه گزارش .


از اوایل دهه 1950، گروه مهندسین ایستگاه آبراه تجربی (WES) آمریكا، عملكرد جریان آب را بر روی مجرای آبریز در مدل‌های فیزیكی مورد مطالعه قرار داده بودند. یك زنجیره از نمودارهای طرح هیدرولیكی برای مهندسین قابل دسترس است تا تصویر مجرای آبریز برای سطوح جریان آب داده شده طراحی كنند. ارزش روش CFD در تجزیه و تحلیل جریان در سراسر مجرای آبریز تاحدی در دهه‌های اخیر ثابت شده است. مشكلات اولیه كه شامل راه‌حل نقطه تلاقی و حركت شبكه كه برای مسیر دادن به سطح آب است، گزارش شده بود. این روزها، بسیاری از رموز مؤثر CFD می‌تواند معادلات Navier-Stokes را در سه‌بـُعدی‌ها حل كند. آنها همچنین تعدادی از مدل‌های جریان متلاطم را برای انتخاب دارا هستند. توصیف طرح و شبكه در سه بـُعدی‌ها در بعضی از رمزها آسان شده بودند تا اینكه بتوانند اشكال را از دیگر طرح‌ها یا برنامه‌های مورد هدف قرار داده شده كامپیوتری مهندسی انتقال دهند.

در طرح مجرای آبریز، تصویر به گونه‌ای طراحی شده است كه زمانی كه جریان آب در سراسر ساختار مجرای آبریز و تحت حداكثر جریان آب قرار می‌گیرد سبب تأثیرات نامطلوبی همانند ایجاد حفره در قله و فشار رو به پائین نخواهد شد. به طور مطلوب، سطح مجرای آبریز باید توسط فشار جوی كه تحت سلطه قسمت اصلی طرح است آزمایش شود. زمانی كه سطح مخزن (دریاچه پشت سد) در زیر این سطح جریان آب است، فشار بر روی سراسر مجرای آبریز، بالاتر از فشار جوی خواهد بود. زمانی كه سطح مخزن بالاتر از قسمت اصلی طرح است فشار جوی منفی همراه با قله مجرای آب كه ممكن است به سطح بتونی مجرای آبریز آسیب وارد بیاورد، اتفاق می‌افتد. بسیاری از سدها و ساختارهای مرتبط هیدرولیكی آنها در استرالیا بین دهه‌های 1950 تا 1960 طراحی شده‌اند. در مدت زمان زیادی اطلاعات هیدرولوژیكی قابل قبول جمع‌آوری و طبقه‌بندی شده بود. در بسیاری از موارد، مقدار حداكثر جریان بازسازی شده افزایش پیدا كرده بود. به منظور همراه شدن با بسیاری از طرح‌های اصلاحی مناسب، بسیاری از مؤلفان مالكان سدها نیاز به بررسی روش‌های موثر هزینه‌ها دارند تا بتوانند عملكرد جریان مجرای آبریز را تحت حداكثر جریان افزایش‌یافته بررسی كنند. در گذشته، استفاده‌ از مدل‌های مقیاس‌های فیزیكی، تنها روش تحقیق بود، اما هم اكنون استفاده‌ از روش‌های عددی در شرایط كاهش هزینه‌ها و به طور قابل توجهی كاهش زمان بررسی و تحقیق مؤثر است. در این تحقیق معیار تصویر مجرای آبریز WES تحت شرایط مختلف جریان آب برای هر دو مدل دو و سه‌بـُعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج محاسباتی با اطلاعات منتشره برای اهداف اثبات شده مقایسه شده بود و به این ترتیب یك سطحی از اطمینان در اجرای روش CFD در مطالعات به وجود آمده.


-1-2- راه‌ اندازی نرم‌افزار فلوئنت

راه اندازی فلوئنت  روی سیستمهای UNIX و ویندوز NT، با یكدیگر متفاوت است. اما بهر صورت این نرم‌افزار بگونه‌ای طراحی شده كه كاربر بتواند دستورها را بطور صحیح دنبال كند. در اولین مرحله از راه‌اندازی این نرم‌افزار باید نسخه مناسب این نرم‌افزار انتخاب گردد. نسخه‌های موجود عبارتست از:

FLUENT 2d؛ نسخه مربوط به شبیه‌سازی جریانهای دو بعدی با دقت معمولی

FLUENT 2ddp؛ نسخه مربوط به شبیه‌سازی جریانهای دو بعدی با دقت مضاعف

FLUENT 3d؛ نسخه مربوط به شبیه‌سازی جریانهای سه بعدی با دقت معمولی

FLUENT 3ddp؛ نسخه مربوط به شبیه‌سازی جریانهای سه بعدی با دقت معمولی

هر دو نسخه دقت معمولی و دقت مضاعف فلوئنت بر روی كامپیوترهای شخصی و سیستمهای پردازش موازی موجود است. در اغلب موارد، دقت معمولی به تنهایی دقیق است اما در بعضی مسائل، استفاده از دقت مضاعف لازم می‌باشد. مهمترین مواردی كه در شبیه‌سازی آنها استفاده از دقت مضاعف پیشنهاد می‌گردد عبارتست از:

اگر مدل هندسی از مقیاسهای طولی بسیار متفاوتی برخوردار باشد (بعنوان مثال یك لوله نازك بسیار طویل) استفاده از دقت معمولی برای تعیین مختصات گره‌ها كافی نیست.

 استفاده از دقت مضاعف برای دامنه‌های محاسباتی كه از شبكه‌های با نسبت منظری بالا تشكیل شده، مناسب می‌باشد.

در مواردی كه گرادیانهای جریان بشدت تغییر می‌كند دقت مضاعف بسیار كارآمد تر از دقت معمولی است.

برای افزایش نرخ همگرائی و همچنین افزایش دقت نتایج بدست آمده بهتر است كه از دقت مضاعف استفاده شود.

برای شرائط مرزی كه انتقال اطلااعات در آنها از اهمیت زیادی برخوردار است (بعنوان مثال شبیه‌سازی انتقال حرارت توأم جریان سیال و هدایت حرارتی نواحی جامد)، استفاده از دقت معمولی كافی نیست


4-1-2-1-راه‌اندازی نرم‌افزار فلوئنت در سیستم عامل UNIX

روشهای متعددی برای اجرای نرم‌افزار فلوئنت در سیستم عامل UNIX وجود دارد. روش اول راه‌اندازی نرم‌افزار فلوئنت با استفاده از تایپ دستورهای مربوطه در خط دستور این سیستم عامل می‌باشد. در این روش كافیست نوع آنالیز جریان (دو بعدی یا سه بعدی) و دقت مورد نیاز معین گردد. دستورهای مربوطه عبارتست از:

FLUENT 2D؛ نسخه دوبعدی با دقت معمولی.

FLUENT 2DDP؛ نسخه دو بعدی با دقت مضاعف.

FLUENT 3D؛ نسخه سه بعدی با دقت معمولی.

FLUENT 3DDP؛ نسخه سه بعدی با دقت مضاعف.

در روش دوم انتخاب نوع نسخه نرم‌افزار فلوئنت با استفاده از پانل انتخاب نسخه این نرم‌افزار می‌باشد. در صورتیكه در خط دستور تنها عبارت FLUENT تایپ گردد، نرم‌افزار فلوئنت بدون مشخص شدن نوع آنالیز و دقت مورد نظر اجرا می‌شود. در این حالت لازم است پارامترهای یاد شده با استفاده از دستور version تعیین شود.

آخرین روش تعیین نسخه مناسب با استفاده از فراخوانی فایل قالبی (case file; *.cas) می‌باشد. در این روش پس از تایپ عبارت FLUENT در خط دستور، نرم‌افزار فلوئنت اجرا شده و سپس با فراخوانی یك فایل قالبی، نوع آنالیز (دو بعدی یا سه بعدی) و دقت مربوط به این فایل فراخوانی شده، بعنوان نسخه مورد نظر تعیین می‌گردد.

4-1-2-2-راه‌اندازی نرم‌افزار فلوئنت در سیستم عامل WINDOWS

در سیستمهای عامل WINDOWS NT,2000,XP نرم‌افزار فلونت فلوئنت را می‌توان با دو روش اجرا كرد. در روش اول می توان با كلیك كردن روی گزینه های LUENT.INC/NTBIN/NTX86/FLUENT و یا START/PROGRAMS/FLUENT.INC/FLUENT این نرم‌افزار را راه‌اندازی كرد. روش دوم استفاده از پنجره MS_DOS می‌باشد در این روش با تایپ عبارتهای FLUENT 3D ,FLUENT 2DDP ,FLUENT 2D و FLUENT 3DDP نسخه مربوط به هر یك از این حالتها اجرا می‌شود.

گزینه‌های راه‌اندازی نرم‌افزار فلوئنت

برای كسب اطلاعات كافی در مورد مشخصات نرم‌افزار فلوئنت با تایپ كردن عبارت FLUENT (VERSION) HELP در خط دستور محیط‌های UNIX و یا MS_DOS سیستم WINDOWS، اطلاعات مربوط به نسخه نرم‌افزار مورد استفاده طبق جدول (4-1) نمایش داده می‌شود.


4-3-5- سد انحرافی گرمسار:

مقدمه:

طی بازدید‌های میدانی از شبكه آبیاری و زهكشی دشت ورامین گرمسار سازهای آبی مختلفی در این شبكه مورد بازدید و بررسی دقیق قرار گرفت.

در شبكه آبیاری و زهكشی دشت ورامین – گرمسار سازه‌های آبی مختلفی نظیر كالورت سیفون، تند آب،‌ شیب شكن، دریچه‌های تنظیم و ناو كانال و ... به جذابیت این شبكه آبیاری و زهكشی از لحاظ فنی و هیدرولیكی افزوده بود.

شبكه آبیاری و زهكشی دشت ورامین توسط سد انحرافی ورامین و شبكه آبیاری و زهكشی گرمسار توسط سدانحرافی گرمسار تغذیه می‌شوند و سد انحرافی گرمسار از نوع بتنی با سرریز اوجی با پایه پل و بدون دریچه می‌باشد.

در بازدید از سد انحرافی گرمسار بدلیل كاویتاسیون و خوردگی پنجه و سرریز، این سد انحرافی مورد توجه قرار گرفت.

طبق اظهار نظر مسئول شبكه آبیاری و زهكشی گرمسار تاج سرریز و پنچه این سد انحرافی در سالهای گذشته مورد ترمیم و بازسازی قرار گرفته شده بود، ولی به علت عدم رعایت اصول فنی در طراحی دقیق و مناسب منحنی تاج این سرریز بعد از هر بار ترمیم با اولین سیلاب به علت نامناسب بودن معادلة تاج سرریز و تشكیل فشار اتمسفر برروی تاج این سرریز، تاج و بدنه و پنجة سرریز انحرافی گرمسار دچار خوردگی و كاویتاسیون شده است به طوریكه مصالحی كه برای ترمیم تاج، بدنه و پنجه سرریز مورد استفاد قرار می‌گرفتند به علت ایجاد فشار منفی و طراحی نامناسب سرریز از بدنة سرریز جدا می‌شوند و برخوردگی بدنة سرریز اوجی افزوده می‌شد، در حال حاضر میلگردهای بتنی پنجه سرریز نمایان شده است.

لذا به علت مشكلات موجود در سدانحرافی گرمسار و بواسطة آنكه امكانات آز‍مایشگاهی جهت بكارگیری و انجام تحقیق بر روی سرریز یاد شده امكان پذیر نبود بر این شدم تا تحقیق و بررسی در مورد مشكلات و نحوة رفتار جریان بر روی سرریز اوجی سدانحرافی گرمسار را با استفاده مدل CFD و برنامة Fluent به عنوان پایان‌نامه كارشناسی ارشد خود انتخاب كنم.

4-3-5-1- مشخصات جغرافیای و عمومی سد انحراف گرمسار

شهر گرمسار در نقشة جغرافیایی كشوری در استان سمنان واقع شده است و سد انحرافی گرمسار نیز در محدودة شمالی شهر گرمسار و در حوزة هیدرولوژیكی رودخانه سیاه رود (حبله رود) احداث شده است.

محدودة جغرافیایی سدانحرافی گرمسار در نقشة ایران ارائه شده است.

رودخانة حبله رود 10 سر شاخه دارد كه جز دو سرشاخة آن آب بقیه سرشاخه‌ها شور می‌باشد. البته به عقیدة برخی از متخصصان وجود تپه‌های نمكی در بالادست سد باعث شور شدن سر شاخه‌های این رودخانه شده است به همین دلیل عده‌ای از متخصصان خارجی قصد داشتند با تزریق آب زیرزمینی به تپه‌های نمكی كه بالاتر از محل سد می‌باشد وضعیت آبهای شور را بهبود بخشند ولی مشاهده شد كه این عمل نتیجه عكس دارد، سپس در پایین دست این تپه های نمكی عمل تزریق آب زیر زمینی را انجام دادند كه تقریباً‌مقداری بهبود در وضعیت آب شور مشاهده شد. مشخصات عمومی سدانحرافی گرمسار به شرح زیر می‌باشد:

1- نوع سد:                                        بتنی وزنی

2- طول سد:                                       120 متر

3- طول كل پایه:                                  127 متر

4- رقوم تاج سد:                                  40/980 متر از سطح دریا

5- رقوم محل آبگیری سد:                       40/975 متر ز سطح دریا

6- تعداد حوضچه‌های رسوبگیر                 دو دستگاه

7- دبی حداكثر یك حوضچه رسوبگیر:                    9       

8- تعداد قسمت‌های رسوبگیر:                  3 عدد

9- عرض هر قسمت رسوبگیر:                  5 متر

10- طول كل حوضچه:                           140 متر

شروع ساختما




امتیاز :


طبقه بندی: ،
آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD) ,

ارسال نظر برای این مطلب
نام شما:
ايميل :
سايت :
متن نظر :
وضعیت نظر:
کد امنیتی : *