انتخاب صفحه

فهرست مطالب

فصل اول:مروری برمطالعات انجام شده برروی آبشستگی پایین دست انواع جت

1-1-مقدمه

آنچه که دراین فصل مد نظر قرار گرفته مروری برتحقیقات انجام شده قبلی درزمینه آبشستگی تحت شرایط مختلف می باشد.دربرخی ازموارد جریان آب ازسازه های هیدرولیکی به صورت جت منتشر میشود.سرعت آب درجت ها معمولا آنقدر زیاد است که به فرسایش کف منجر میشود وحفره بزرگی در جلوی سازه به وجود می آید.فرایند آبشستگی یک فرایند دینامیکی بوده ودرآن پارامترهایی نظیر مدت زمان،تناوب(دفعات آبگیری دربازه های زمانی) ومیزان دبی های سیلابی و.. دخالت دارند.اگر چه روابط گوناگون ومتعددی برای تخمین حداکثر ابعاد حفره آبشستگی ارائه گردیده است،لیکن رابطه ای که بتواند درتمام حالات پاسخگو باشد هنوز بدست نیامده است.ازطرفی تمام روابط موجود برای مواد بستر غیرچسبنده ارائه گردیده اند.بنابراین استفاده ازاین روابط برای بسترهای سنگی ومواد فرسایش پذیر چسبنده جوابگو نمی باشد.درحقیقت به نظر میرسد آبشستگی عبارت است از حرکت ذرات جامد از محل استقرار اولیه آنها به مکان دیگری تحت تاثیر جریان سیالی که آن را احاطه نموده است.حالت بحرانی آبشستگی پس ازگذشتن جریان ازحول یک سازه هیدرولیکی اتفاق می افتد.عموما هرجا که افزایش سرعت وتغییر جهت سرعت روی دهد وسرعت جریان ازسرعت بحرانی بیشتر باشد.به وقوع می پیوندد در ادامه خلاصه ای ازتحقیقات قبلی پیرامون آبشستگی ناشی از جریان های خروجی به صورت جت از سازه های هیدرولیکی وهمچنین آبشستگی پس از پرش هیدرولیکی وموارد دیگر آبشستگی آورده شده است.

آبشستگی ناشی از جت ها(برخورد جت بابستر فرسایش پذیر) به انواع مختلف تقسیم بندی میشود که میتوان به موارد ذیل اشاره نمود

1-آبشستگی دراثر جت افقی(جت دیواره ای)

2-آبشستگی دراثر جت های قائم یا عمودی

3-آبشستگی دراثر جت های زاویه دار یاپرتابی

هرکدام ازحالت های فوق رامیتوان درگوره های جت مستغرق یاجت آزاد،جت باارتفاع ریزش زیاد یا جت با ارتفاع ریزش کم،جت هوادهی شه یاجت هوادهی نشده تقسیم بندی نمود.

1-1-مقدمه     3

1-2-آبشستگی ناشی از جت های عمودی     5

5-3-کارهای انجام شده قبلی درزمینه آبشستگی     8

1-4-جمع بندی     34

آبشستگی ناشی ازانواع جت های آشفته

آبشستگی ناشی ازانواع جت های آشفته

4

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم:اغتشاش ومدل های اغتشاشی

2-2-2-مدل های Eddy-Viscosity

هد از هرمدل Eddy-Viscosity توصیف رابطه بین وکمیت های قابل اندازه گیری فیزیکی جریان ویاکمیت های محاسبه شده میدان جریا ناست.به طور کلی این مدل ها رامیتوان به سه دسته تقسیم نمود:

1-مدل های صفر معادله ای

2-مدل های یک معادله ای

3-مدل های دومعادله ای

مدل های صفر معادله ای،تها از روابط ومعادلات جبری جهت توصیف رابطه بین وخواص محاسبه شده ویاقابل اندازه گیری استفاده میکنند.مدل های یک معادله ازیک معالده انتقال بامشتقات جزئی اضافی نیز دراین بین استفاده میکنند،مدل های دو معادله ای شامل دوعدد معادله بامشتقات جزئی اضافی(PDE) هستند.

واضح است که هیچ مدل آشفتگی وجود ندارد که برای تمامی مسائل مهندسی جوابگو باشد.انتخاب مد از بین مدل های موجود بستگی به:

الف)فیزیک جریانی که با آن درمسئله موردنظر درگیر هستیم.

ب)وجود یاعدم وجود همزمان چند رژیم متفاوت جریانی درکناریکدیگر

ج)میزان دقت موردنیاز

د)امکانات محاسباتی موجود(ازقبیل RAM و CPU دردسترس)

ه)میزان زمان مورد نیاز برای رسیدن به جوابی معقول

2-1-آشفتگی چیست؟       37

2-2-اغتشاش ومدل های اغتشاشی   38

2-2-1- روابط اساسی حاکم برEddy-Viscosityا       39

2-2-1-1-رابطه اسای بوسینسک     41

2-2-1-2-رابطه اسای اسپزیال   41

2-2-1-3-رابطه اساسی لاندر   42

2-2-2-مدل های Eddy-Viscosityا         43

2-2-2-1-مدل های صفر معادله ای(مدل های طول اختلاطی)       43

2-2-2-2-مدل های یک معادله ای اسپالارت-آلماراس   44

2-2-2-3-مدل های دومعادله ای:       45

2-2-2-3-1-مدل استاندارا        46

2-2-2-3-2-مدل توسعه یافتها     47

2-2-2-3-3-مدل RNGا           49

2-2-2-3-4-مدل ویلکوکسا       50

2-2-2-4-مدل انتقال تنش های رینولدز یا RSMا     52

2-2-2-4-1-دلایل استفاده ازمدل انتقال تنش رینولدز(RSM)ا     53

2-2-2-4-2-مزایای مدل انتقال تنش رینولدزRSMا     55

2-2-2-4-3-معایب مدل انتقال تنش رینولدزRSMا   55

پروفیل بدون بعد آبشستگی

پروفیل بدون بعد آبشستگی

فصل سوم:مقدمه ای راجع به دینامیک سیالات محاسباتی وآشنایی بانرم افزارFLOW-3Dا   57

3-2-1-پیش پردازنده

پیش پردازنده عبارت است ازورودی مسئله جریان به یک برنامهCFD با استفاده ازیک واسطه عملگر ساده وسپس تبدیل این ورودی به یک شکل مناسب برای استفاده ح کننده.وظایف درمرحله پیش پردازنده شامل موارد زیر است:

-تعریف هندسه موردنظر:میدان محاسباتی

-تولید شبکه یاتقسیم بخش های کوچک به نواحی کوچکتر،بدون همپوشانی

-زیرمحدوده ها:شبکه(مش)،سلول ها(حجم های کنترلی یاعناصر)

-انتخاب مجموعه پدیده های فزیکی وشیمیایی که باید مدل شوند.

-تعریف خواص سیال

-تشخیص وتعریف شرایط مرزی لازم درسلول هایی که منطبق ویادرتماس بامرز محدوده میباشند.

حل یک مسئله جریان)سرعت،فشار،دما و…) درگره های داخلی هرسلول صورت میگیرد.دقت مربوط به یک حلCFD ازتعداد سلول های موجود درشبکه پیروی میکند.درحالت کلی،تعداد سلول های زیاد دارای دقت حل بهتری می باشند.دقت حل،قیمت همچنین سخت افزار محاسباتی موردنیاز وزمان محاسبه بستگی به ظرافت شبکه دارند.شبکه های مطلوب عمدتا غیریکنواخت می باشد درجایی که تغییرات ازنقطه ای به نقطه دیگر زیاد به عبارت دیگر گرادیان شدید است ریزتر ودرنواحی باتغییرات نسبتا کم،درشت تراست.تلاش هایی درجهت توسعه برنامه های CFD بایک قابلیت خودمش بندی درحال انجام است.سرانجام این قبیل برنامه ها بطور خودکار شبکه را درسطوح بت تغییرات تند،ظریف،ظریف تر میکند.درحال حاضر برای به حداکثررساندن بهره مندی کاربران ازCFD،اغلب برنامه های مهم شامل فصل مشترک بانرم افزار های واسطه نظیرCAD بوده یا ازامکاناتی برای ورود اطلاعات ازسطح سازه های تخصصی وتولید کنندگان شبکه ازجملهPATRAN و I-DEAS برخوردار می باشند.

3-1-CFD چیست؟       58

3-2-یک برنامهCFD چگونه کار میکند؟   59

3-2-1-پیش پردازنه 60

3-2-2-حل کننده ها     60

3-2-3-پس پردزانده       62

3-3-صورت های دیفرانسیلی وانتگرالی معادلات کلی انقال     62

3-4-فلوتری دی ومعادلات حاکم برآن   65

3-4-1-معادلات بقای جرم(پیوستگی)وتغییرات آن   66

3-4-2-معادلات اندازه حرکت(مومنتوم)       67

مشخصات بستر فرسایش یافته درحالت حدی

مشخصات بستر فرسایش یافته درحالت حدی

فصل چهارم:بررسی عددی اثر زاویه اصطکاک داخلی رسوبات برروی ابعاد چاله آبشستگی ناشی از جت ریزشی  

4-1-مقدمه ای راجع به جت ها

جت ها دراثر عبور آب اززیر،درون یاروی سازه های آبی بوجود می آیند.به طور کلی جت ذرات رسوب را بلند کرده وبه پایین دست محل برخورد میکند.درنتیجه محل برخورد جت به یک کاهنده انرژی جریان تبدیل شده وحفره آبشستگی شکل میگیرد.اشکال متعدد جت ها شامل:

1)جت های برخوردی(plunging jets)

2)جت های مستغرق(Submerged jets)

3)جت های افقی(Horiontal jets)

4)جت های قائم(Vertical jets)

5)جت های دووسه بعدی(Two Three dimensional jet)

4-1-مقدمه ای راجع به جت ها   70

4-2-تعاریفی درمورد آبشستگی   70

4-3-شبیه سازی عددی ومعادلات حاکم برآن   73

4-4-میدان حل مسئله    74

4-5-روش حل نرم افزارFlow-3Dا     75

4-5-1-مدل آبشستگی ازدومیدان غلظت استفاده میکند     75

4-6-خروجی های حاصل ازشبیه سازی عددی     78

4-7-نتیجه     81

معادله مومنتم درجریان های آشفته

معادله مومنتم درجریان های آشفته

فصل پنجم:بررسی تاثیر درجه حرارت برطول اختلاط های مستغرق بااستفاد از فلوتری دی

5-1-بررسی تاثیر درجه حرارت برطول اختلاط جتی های مستغرق بااستفاده ازفلوتری دی    

هدف از تحقیق:

1)دراین تحقیق برای بررسی دقت وصحت مدل ریاضی فوق الذکر ازداده ها آزمایشگاهی جهت کالیبراسیون آن استفاده شده است

2)نتایج این تحقیق میتواند برای طراحی تخلیه کننده ها درجریان های پذیرنده مورداستفاده قرار میگیرد.

3)مراحل اختلاط،طول اختلاط،نواحی درحال توسعه(Establishment) وتوسعه یافته کامل (zone of fully stabliahed) تحت شرایط اختلاف دمایی بین جریان جت وجریان پذیرنده دراین تحقیق مورد تحلیل قرار میگیرد.

4) ازطرفی بااستفاده از مدل Flow-3D شرایط مختلف دمایی بررسی وطول اختلاط شبیه سازی میگردد.

5)جریان های جهت هیدرولیکی معمولا درشرایطی ازقبیل تخلیه نیروگاه ها ویاجریان ها تخلیه جت فاضلابی وبه طور کلی تخلیه سیستم های مختلفی به منابع آب پذیرنده ازقبیل دریا ومخازن رخ میدهد.

5-1-بررسی تاثیر درجه حرارت برطول اختلاط جتی های مستغرق بااستفاده ازفلوتری دی     83

5-2-مقدمه وپیشینه موضوع     83

5-3-تئوری حاکم برجت های مستغرق       85

5-4-تحلیل های ریاضی براتراژکتوری های دمایی     87

5-4-1-معادلات ناحیه کاملا توربولنت(شکل(a-3))       88

5-4-2-معادلات ناحیه نسبتا توزیولنت (درشکل (b-3))         88

5-4-3-معادلات ناحیه آرام((c-3))                    89

5-5-مدل FLOW-3Dا       89

5-6-خروجی های مدلسازی با FLOW-3Dا     89

فهرست شکل ها

1-1-آبشستگی ناشی ازانواع جت های آشفته     4

1-2-پروفیل بدون بعد آبشستگی 9

1-3-الگوی جریان جت متسغرق   10

1-4-بیان گرافیکی معادله1-12             10

1-5-گسترش آبشستگی تاحالت حدی به صورت تابعی از زمان   11

1-6-تشابه پروفیل های آبشستگی   14

1-7-مشخصات بستر فرسایش یافته درحالت حدی   14

1-8-شکل شماتیک مدل مورد آزمایش   15

1-9-پروفیل زمانی آبشستگی پایین دست برش هیدرولیکی   16

1-10-ماکزیمم عمق آبشستگی به صورت تابعی از زمان   16

1-11-پارامترهای مشخص کننده گودال آبشستگی به صورت شماتیک     17

1-12-تشابه پروفیل های آبشستگی برای شرایط مخلتف 18

1-13-پروفیل آبشسگی درلحظات زمانی مخلتف   20

1-14-تغییرات ماکزیمم عمق آبشستگی به صورت تابعی از زمان برای جت دیواره     21

1-15-تاثیر سرعت روی نرخ آبشستگی 21

1-16-تاثیراندازه ذرات رسوب روی نرخ آبشستگی   22

1-17-تاثیرطول کف بند روی نرخ آبشستگی   222

1-18-پروفیل بدون بعد آبشستگی ناشی ازجت دیواره ای برای لحظات زمانی مختلف     23

1-19-پروفیل بدون بعد آبشستگی ناشی ازجت دیواره ای برای سرعت های متفاوت     23

1-20-پروفیل بدون بعد آبشستگی ناشی از جت دیواره ای برای اندازه مختلف دانه های رسوب     24

1-21-پروفیل بدون بعد آبشستگی ناشی از جت دیواره ای برای طول کف بندهای متفاوت     24

1-22-دیاگرام شیلدز         27

2-1-معادله مومنتم درجریان های آشفته     39

2-2-تانسور تنش های رینولدز سه بعدی     53

2-3-تانسور تنش رینولدز برای یک جریان دوبعدی   54

4-1-میدان حل مسئله وشبکه مش بندی شده   74

4-2-سطح بستر رسوبات پس از 100ثانیه ناشی از جت ریزشی آزاد     79

4-3-حفره آبشستگی پس از 100ثانیه   79

4-4-تغییرات عمق وارتفاع برآمدگی پایین دست       80

5-1-چگونگی حرکت سیال جت دریک سیال دیگر   86

5-2-خصوصیات منحنی توزیع سرعت بااستفاده ازتوزیع نرمال گوسین   87

5-3-تراژکتورهای آزمایشات(a) عدد رینولدز8000،(b) عدد رینولدز2000،(c) عدد رینولدز400       88

5-4-نتایج شبیه سازی جت مستغرق درFLOW3D درحالتt=12C درعدد رینالدز معادل2500       90

5-5-نتایج شبیه سازی جت مستغرق درFLOW3D درحالتt=0C در عدد رینالدز معادل2500   91

فهرست جداول

1-1-ضرایب معادلات ارائه شده توسط امانیان       30

1-2-بعضی روابط موجود برای پیش بینی حداکثر عمق آبشستگی   34

1-3-معادلات تجربی برای تخمین میزان آبشستگی موضعی پایین دست سازه های هیدرولیکی     35

2-1-مقادیر پیش فرض ضرایب رابطه اساسی لاندر   42

2-2-انتخاب متغیر دوم مدل های دومعادله ای براساس نام ارائه کنندگان     46

2-3-مقادیر پیش فرض ضرایب مدل آشفتگی ویلکوکس   51

2-4-مقایسه انواع مدل های آشفتگی     56

3-5-شکل بقایی معادلات حاکم برجریان سیال     63

4-1-مقایسه شیب طبیعی رسوبات()بازاویه اصطحکاک داخلی()      77

4-2-ابعاد حفره آبشستگی برای رسوبات بازایوه اصطکاک29و35درجه     81



 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

قیمت45000تومان