بررسی استهلاک انرژی بر روی سرریزهای پلکانی با استفاده از مدل عددی فلوئنت – عمران

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:125
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی استهلاک انرژی بر روی سرریزهای پلکانی با استفاده از مدل عددی فلوئنت – عمران

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

۱ چکیده
۲ مقدمه
۴ فصل اول : کلیات
۵ ° ۱- ۱) توسعه تاریخی سرریزهای پلکانی ازدوران باستان
° ۱- ۲) برتری و مزیت سرریز پلکانی ۷
° ۱- ۳) هدف از انجام پایان نامه ۹
فصل دوم : انواع جریان در سرریز پلکانی
۱۱ ° ۲- ۱) مقدمه
۱۲ ° ۲- ۲) جریان ریزشی
۱۳ ° ۲- ۲- ۱) محاسبات مسیر پرتاب جت
۱۴ ° ۲- ۲- ۲) رژیم های فرعی ریزش
۱۶ ° ۲- ۲- ۳) تحلیل هیدرولیکی جریان ریزشی
۱۷ ° ۲- ۲- ۴) استهلاک انرژی در جریان های ریزشی
۲۰ ° ۲- ۳)رژیم جریان تبدیلی
۲۱ ° ۲- ۳- ۱) الگوهای جریان
۲۲ ° ۲- ۴) هیدرویک جریان های رویه ای
۲۳ ° ۲- ۴- ۱) الگوهای اصلی جریان
۲۵ ° ۲- ۴- ۲) نتایج تجربی
۲۶ ° ۲- ۴- ۳) استهلاک انرژی در رژیم جریان رویه ای
° ۲- ۵) پیش بینی رژیم جریان ۲۸
۳۰ ° ۲- ۶- مقایسه ای استهلاک انرژی بین جریانهای ریزشی، تبدیلی، رویه ای
۳۱ ° ۲- ۷) جمع بندی
۳۲ فصل سوم : مروری بر کارهای انجام شده
۳۳ ° ۳- ۱) مقدمه
° ۳- ۲) آنالیز ابعادی جریان برروی سرریزهای پلکان ۳۳
۳۷ ° ۳- ۳) کار های انجام شده در مورد سرریز پلکانی
۳۸ ° ۳- ۴) مدل سازی های عددی ا نجام شده محققان دیگر در مورد سرریز ها
۴۳ ° ۳- ۵) جمع بندی
۴۱ فصل چهارم: معادلات حاکم
۴۲ ° ۴- ۱) معادلات حاکم
۴۴ ° ۴- ۲) مدل های آشفتگی
۴۵ ° ۴- ۳) مدلهای دو معادله ای
۴۶ ° ۴- ۴) مدل K −ε حالت استاندارد
۴۷ ° ۴- ۵) مدل حجم سیال
۴۸ ° ۴- ۶) معادله حاکم بر روش VOF
۴۹ ° ۴- ۷) روش های مختلف vof موجود در نرم افزار
° ۴- ۷- ۱ ) الگوی یانگز ۴۹
° ۴- ۷- ۲) الگوی صریح اولر ۵۱
° ۴- ۷- ۳) الگوی ضمنی ۵۱
۵۱ ° ۴- ۸) جمع بندی
۵۲ فصل پنجم: روشهای انفصال
۵۳ ° ۵- ۱)کلیات
۵۳ (Finite Volume Method (FVM) ) روش حجم محدود(۲ -۵ °
۵۴ (Diffusion) و پخش (Convection) پدیده های انتقال(۱-۲ -۵ °
۵۶ (Upwind Scheme) طرح آپویند (۲ -۲‐۵ °
۵۷ (Power Law Scheme) طرح قاعده توانی (۳ -۲ -۵ °
۵۸ ° ۵- ۳)یک فرمول کلی
° ۵- ۴) جزئیات به دست آوردن معادله انفصال ۶۲
۶۴ ° ۵‐۵ ) معادله انفصال نهایی
۶۵ ° ۵- ۶) حل میدان جریان
° ۵- ۷) الگوریتم حل الگوی سیمپل ۶۹
۶۹ ° ۵- ۸) جمع بندی
۷۰ فصل ششم: تحلیل عددی سرریز پلکانی
۷۱ ° ۶- ۱) کلیات
۷۱ ° ۶- ۲) اهدافی که در مسایل دینامیک سیالات محاسباتی مطرح است شامل
۷۲ ° ۶- ۳) نرم افزار فلوئنت
۷۲ ° ۶- ۴) مشخصات مدل مورد مطالعه
۷۳ (Boundary Condition) شرایط مرزی (۵ -۶ °
° ۶- ۶) نتایج آنالیز عددی سرریزهای پلکانی ۷۵
° ۶- ۷) رژیم جریان ریزشی ۸۳
° ۶- ۸) رژیم جریان رویه ای ۸۹
۹۴ فصل هفتم : نتیجه گیری و پیشنهادات
۹۵ ° ۷- ۱) نتیجه گیری
۹۶ ° ۷- ۲) پیشنهادات
۹۷ پیوست ها
۱۰۳ منابع و ماخذ
۱۰۴ فهرست منابع فارسی
۱۰۶ فهرست منابع لاتین
۱۰۷ چکیده انگلیسی

چکیده
در دهه های اخیر سرریزهای پلکانی نقش مهمی در مورد مستهلک کردن انرژی حاصل از جریان سرریز داشته اند. پله ها در این نوع سرریزها باعث استهلاک انرژی جریان می شوند. مسئله مورد اهمیت، افزایش اثر این پله ها در میزان استهلاک انرژی جریان است.این تحقیق بر پایه مدل عددی فلوئنت می باشد. انرژی جریان در رژیم های ریزشی و رویه ای بر روی پله های لبه دار و ساده محاسبه می شود. متفاوت بودن ارتفاع، عرض و شیب لبه ها باعث می شود که اثرات هر کدام از این پارامترها در میزان انرژی مستهلک شده مشخص گردد. رژیم جریان ریزشی در دبی های کم و رژیم جریان رویه ای در دبیهای زیاد رخ میدهند و رژیم جریان تبدیلی حدفاصل دو نوع جریان فوقالذکر میباشد. در این پروژه با مشخص شدن پارامترهای مؤثر بر استهلاک انرژی و انجام آنالیز ابعادی و بررسی مدلهای اغتشاش و روشهای انفصال،آنالیز برای ۱۶ مدل با هندسه گوناگون برای دو دبی lit/s 6/3 (جریان ریزشی) و litr/s 25 (جریان رویه ای) یعنی جمعاً ۳۲ مدل توسط نرم افزارهای Gambit و Fluent با انتخاب مدل اغتشاش K−ε و روش حل vof صورت گرفت. نتایج بدست آمده در حالت بدون لبه با نتایج آزمایشگاهی و رابطه چمنی و راجاراتنام و چانسون مقایسه گردید و در هر دو حالت ریزشی و رویه ای با وجود اختلاف کمی نتایج قابل قبولی نشان داد. علت اختلاف نتایج فوق آن است که داده های آزمایشگاهی و آنالیز عددی ، به علت عدم امکان محاسبه ضریب اصطکاک (f) در ابتدا ، بر اساس رابطه عمق مخلوط بدست آمده و رابطه چانسون عمق آب تمیز را شامل می شود. سپس با آنالیز مدل های لبه دار و مقایسه آنها با نتایج آزمایشگاهی و روابط ذکر شده،به مقایسه نتایج آنالیزهای صورت گرفته با روابط بهینه شده توسط پدرام که اثرات لبه در رابطه چمنی و راچاراتنام برای رژیم ریزشی و رابطه ضریب اصطکاک برای رژیم جریان رویه ای را در نظر گرفته ، پرداخته و با توجه به همان نتایج چنین برمیآید که وجود لبه در انتهای پله ها میزان استهلاک انرژی جریان در طول شوت پله ای را افزایش می دهد البته میزان این تأثیر در رژیم های ریزشی و رویه ای تفاوت دارد و با افزایش دبی این اثرات کمتر می شود.
واژه های کلیدی: سرریز پلکانی، رژیم جریان ریزشی، رژیم جریان رویه ای، استهلاک انرژی، لبه، پله لبه دار،روش عددی فلوئنت

مقدمه
همواره مهار آب، ذخیره و استفاده بهینه آن از اهداف اصلی ساخت سدها بوده است. از آنجا که ساخت سد و سازه های جانبی آن همواره برای سازندگان آنها دارای هزینه بالایی است نظرطراحان و متخصصین این امر به سمت گزینه هایی جلب می شود که از نظر اقتصادی توجیه پذیر و مناسب تر باشند در ضمن اهداف از پیش تعیین شده سد مذکور را نیز تأمین کنند.طراحی و ساخت سازه های هیدرولیکی در سدها همواره از بخش های مهم مراحل ساخت و طراحی بوده، همواره گزینه ها دارای ابعاد و اندازه های بهینه مد نظر بوده است.
وقتی که جر یان آب توسط سرریز از مخزن تا سطح آب در پایین دست سقوط می کند، انرژی پتانسیل آن به انرژی جنبشی تبدیل می شود. این انرژی به صورت سرعت زیاد در پایین دست ظاهر می شود که برای جلوگیری از فرسایش رودخانه در پایین دست لازم است با تعبیه تأسیساتی مستهلک گردد. انرژی حاصل از جریان سرریزمعمولاً با روشهای زیر مستهلک می گردد: ۲۱
۱ ـ کم کردن سرعت جریان آب از طریق پرتاب درون یک استخر پر از آب در پائین دست که شبیه به بالشتک آب عمل می کند ( برای مثال کاستانگ در فرانسه (chastang Dam)را میتوان ذکر کرد)
۲ ـ احداث یک حوضچه آرامش استاندارد در پائین دست سرریز به طریقی که پرش هیدولیکی به وجود آمده در ابتدا مقدار قابل توجهی از انرژی را مستهلک نماید ( برای مثال طرحهای دفتر اصلاح خاک آمریکا را بیان نمود)
۳ ـ تعبیه تعدادی پله روی سرریز برای کمک به استهلاک انرژی ( برای مثال میتوان از سد گریک استرالیا نام برد)
در طراحی سرریزها، شوت ها و حوضچه های آرامش اگر انرژی جریان در طول شوت یا سرریز مستهلک گردد باعث کاهش ابعاد و اندازه حوضچه آرامش می شود و گزینه ای که این ویژگی را برای طراح فراهم مینماید سرریز پلکانی است. سرریز پلکانی باتوجه به شکل و هندسه ای که دارا می باشد توانایی افزایش استهلاک انرژی را باعث می شود.
کاهش ابعاد حوضچه آرامش می تواند یکی از راه های کاهش هزینه های ساخت تأسیسات هیدولیکی سدها باشد و این کار را می توان توسط سرریز پلکانی انجام داد. حال اینکه سرریز پلکانی باید دارای چه خصوصیات هندسی باشد تا بیشترین استهلاک انرژی را به دست آورد.
سرریز پلکانی متشکل از پله هایی است که از نزدیکی تاج سرریز شروع شده و تا پاشنه پایین دست ادامه دارند. توجه به این نوع سرریزها به دلیل تاثیر قابل ملاحظه پلکانها بر میزان استهلاک انرژی جریان، بیشتر شده است. استهلاک انرژی در سرریز پلکانی در طول سرریز بر اثر برخورد جریان آب با پلکانها (زبریهای بزرگ) انجام میشود. و در نتیجه، سازه مستهلک کننده انرژی با ابعاد کوچکتری مورد نیاز است. مستهلک کردن انرژی حاصل از جریان سرریز یکی از مهم ترین موضوعات مطرح شده در سازه های هیدرولیکی می باشد.

نتیجه گیری
در این پروژه با مشخص شدن پارامترهای مؤثر بر استهلاک انرژی و انجام آنالیز ابعادی و بررسی مدلهای اغتشاش و روشهای انفصال،آنالیز برای ۱۶ مدل با هندسه گوناگون برای دو دبی lit/s 6/3 (جریان ریزشی) و litr/s 25 (جریان رویه ای) یعنی جمعاً ۳۲ مدل توسط نرمافزارهای Gambit و Fluent با انتخاب مدل اغتشاش K−ε و روش حل vof صورت گرفت. نتایج بدست آمده در حالت بدون لبه با نتایج آزمایشگاهی و رابطه چمنی و راجاراتنام و چانسون مقایسه گردید و در هر دو حالت ریزشی و رویه ای با وجود اختلاف کمی نتایج قابل قبولی نشان داد. علت اختلاف نتایج فوق آن است که داده های آزمایشگاهی و آنالیز عددی ، به علت عدم امکان محاسبه ضریب اصطکاک (f) در ابتدا ، بر اساس رابطه عمق مخلوط بدست آمده و رابطه چانسون عمق آب تمیز را شامل می شود. سپس با آنالیز مدل های لبه دار و مقایسه آنها با نتایج آزمایشگاهی و روابط ذکر شده،به مقایسه نتایج آنالیزهای صورت گرفته با روابط بهینه شده توسط پدرام که اثرات لبه در رابطه چمنی و راجاراتنام برای رژیم ریزشی و رابطه ضریب اصطکاک برای رژیم جریان رویهای را در نظر گرفته ، پرداخته و با توجه به همان نتایج چنین برمی آید که وجود لبه در انتهای پله ها میزان استهلاک انرژی جریان در طول شوت پله ای را افزایش می دهد البته میزان این تأثیر در رژیم های ریزشی و رویه ای تفاوت دارد و با افزایش دبی این اثرات کمتر می شود. نتایج بررسی آنالیز جریان ریزشی نشان میدهد که عرض، ارتفاع و زاویه بالادست لبه در میزان استهلاک انرژی تأثیر دارند و با افزایش عرض و ارتفاع لبه،میزان استهلاک انرژی افزایش می یابد و همچنین لبه قائم نسبت به لبه زاویه دار انرژی بیشتری را مستهلک می کند هر چه زاویه بالادست لبه کاهش یابد استهلاک انرژی هم کاهش می یابد. نتایج بررسی آنالیز جریان رویه ای نشان میدهد که لبه ها تأثیر ناچیزی بر میزان استهلاک انرژی دارند. تغییرات عرض لبه ها و همچنین زاویه بالادست آن تأثیری در میزان استهلاک انرژی ندارند و فقط ارتفاع لبه بر میزان استهلاک انرژی تأثیر می گذارد و باعث افزایش آن می گردد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط