بررسی تاثیر نوع خروجی بر روی میزان دبی سرریزهای سیفونی بررسی – عمران

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:158
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی تاثیر نوع خروجی بر روی میزان دبی سرریزهای سیفونی بررسی – 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

چکیده ۱۳
۱۴ مقدمه
۱۷ فصل اول : کلیات
۱۷ ° ۱-۱) هدف
۱۸ ° ۱-۲)پیشینه تحقیق
۲۱ ° ۱-۳)روش کار و تحقیق
فصل دوم: سرریزها و هیدرولیک جریان در سرریزهای سیفونی
۲۱ ۲-۱)سرریزها
۲۲ ۲-۲)انتخاب سیل ورودی طرح
۲۳ ۲-۳)رابطه ظرفیت سرریز و گنجایش مخزن
۲۴ ۲-۴)انتخاب نوع و ظرفیت سرریز
۲۵ ۲-۵)انتخاب طرح اولیه سرریز
۲۶ ۲-۶)مولفه های سریز
۲۶ ۲-۶-۱)تاسیسات کنترل
۲۷ ۲-۶-۲)کانال تخلیه
۲۸ ۲-۶-۳)تاسیسات نهایی
۲۹ ۲-۶-۴)آبراهه ورودی و خروجی
۳۰ ۲-۷)انواع سرریزها
۳۱ ۲-۸)سرریزهای سیفونی
۳۴ ۲-۹)هیدرولیک سرریزهای سیفونی
۳۸ ۲-۱۰)مراحل پیشنهادی در طراحی
۴۲ ۲-۱۱)سیفون با آب سیاه
۴۴ ۲-۱۲)سیفون با آب سفید

فصل سوم : مدل فیزیکی
۴۸ ۳-۱)مقدمه ای کوتاه در زمینه ساخت مدلهای فیزیکی و هیدرولیکی
۴۹ ۳-۲-۱)تشابه هندسی
۴۹ ۳-۲-۲)تشابه سینماتیک
۵۰ ۳-۲-۳)تشابه دینامیک
۵۲ ۳-۳)مشخصات هندسی فلوم ساخته شده در آزمایشگاه
۵۳ ۳-۴)مدل فیزیکی
۵۴ ۳-۵)نرخهای جریان در مدل فیزیکی
۵۵ ۳-۶)قرائت ارتفاع مخزن و پایاب برای هر دبی
۵۷ ۳-۷)تعیین ضریب دبی در مدل فیزیکی
۵۸ ۳-۸)پارامترهای موثر جریان در سرریز سیفونی
۶۰ ۳-۹)نتیجه گیری
فصل چهارم : مدل عددی(Fluent)
۶۳ ۴-۱)مقدمه
۶۳ ۴-۱-۱)تاریخچه
۶۶ ۴-۱-۲)CFD چیست
۶۸ ۴-۱-۳)نقش CFD در دنیای فناوری مدرن امروزی
۶۹ ۴-۱-۴)نرم افزارهای CFD مبتنی بر روش تفاضل محدود
۶۹ Fluent(2-4
۷۱ ۴-۲-۱)نگاهی گذرا به چگونگی استفاده از نرم افزار Fluent
۷۲ ۴-۲-۲)چگونگی شبیه سازی جریان به روشCFD
۷۳ ۴-۲-۳)تعریف محدوده محاسباتی
۷۳ ۴-۲-۴)تعریف شبکه جریان
۷۴ ۴-۲-۵)فراخوانی فایل ورودی و بررسی شبکه تولید شده
۷۶ ۴-۲-۶)انتخاب حلگر مناسب
۷۶ ۴-۲-۷)مدلسازی فیزیکی
۷۷ ۴-۲-۸)تعیین خصوصیات سیال

۷۸ ۴-۲-۹)تعیین شرایط مرزی اولیه
۷۹ ۴-۲-۱۰)گزینش الگوریتم حل سرعت-فشار
۸۰ ۴-۲-۱۰-۱)الکوریتم Simple
۸۱ Simple C الگوریتم(۲-۱۰-۲-۴
۸۱ ۴-۲-۱۰-۳)الگوریتم Piso
۸۳ ۴-۲-۱۱)تعیین پارامترهای آنالیز عددی
۸۳ ۴-۲-۱۲)آنالیز جریان
۸۳ ۴-۳)نتایج حاصل از مدل Fluent
۸۳ ۴-۳-۱)فشار
۱۰۱ ۴-۳-۲)سرعت
۱۰۱ ۴-۳-۳)تغییرات پارامتر Q
۱۰۳ ۴-۳-۴)عدد رینولدز
۱۰۳ ۴-۳-۵)تاثیر استغراق خروجی
۱۰۴ ۴-۴)نتایج
فصل پنجم :مقایسه مدل فیزیکی و عددی
۱۰۶ ۵-۱)مقدمه
۱۰۶ ۵-۲)مدل فیزیکی
۱۰۶ ۵-۲-۱)نرخهای جریان در مدل فیزیکی
۱۰۷ ۵-۲-۲)تامین استغراق خروجی سرریز
۱۰۸ ۵-۲-۳)تعیین ضریب دبی در مدل فیزیکی
۱۰۸ ۵-۲-۴)مقایسه ضریب دبی در حالت تحت فشار با خروجی آزاد
۱۰۸ ۵-۲-۵) تغییرات ضریب دبی در حالت تحت فشار با خروجی مستغرق
۱۰۹ ۵-۳)مقایسه فشارها در حالت فیزیکی و عددی
۱۰۹ ۵-۳-۱)تغییرات فشار بر روی سرریز
۱۲۷ ۵-۳-۲)بررسی نتایج بدست آمده
فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات
۱۲۹ ° نتیجه گیری
۱۳۱ ° پیشنهادات

چکیده:
در گذشته بسیاری از سدها با اطلاعات محدود هیدرولوژی طراحی و ساخته شده اند. در نتیجه سازه های سرریز موجود در حال حاضر برای سیلهای ماگزیمم احتمالی کوچک می باشند که مسائل و مشکلات احتمالی از قبیل فشار منفی بیش از اندازه و کاویتاسیون روی تاج سرریز و نهایتا انهدام را منجر می شوند.
مدلهای فیزیکی کوچک در آزمایشگاههای هیدرولیک به منظور مطالعه و بررسی رفتار هیدرولیکی سازه ها طراحی و ساخته شده اند. اما ساخت این مدلها مستلزم صرف هزینه زیاد وقت و انتخاب مقیاس مناسب می باشد.
امروزه به دلیل قابلیت بالای کامپیوتر در انجام محاسبات در زمان کمتر و کارا بودن آن در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی CFDوصرف هزینه قابل قبول موجب گردیده مدلهای ریاضی به عنوان جایگزینی از مدلهای فیزیکی در بررسی هیدرولیکی رفتار سازه ها استفاده گردند.
در این مقاله به بررسی تاثیر نوع خروجی (آزاد و مستغرق ) جریان بر روی میزان دبی سرریز های سیفونی با استفاده از مدل عددی CFDو نرم افزار Fluentپرداخته شده است، مدل فیزیکی در آزمایشگاه بوسیله نرم افزارGambit مدلسازی شده و مش بندی گردید. مدل ساخته شده به نرم افزار Fluentمنتقل گردید. از آنجایی که در مدل آزمایشگاهی جریان به دو صورت آزاد و تحت فشار با دو
نوع خروجی آزاد و مستغرق از روی سرریز عبور داده شد و مقادیر فشار به ازای دبی های مختلف ثبت گردید، همین شرایط در مدل ریاضی اعمال گردید و مقادیر فشار بر روی پیزومترها ثبت گردید و سپس نتایج حاصل با نتایج حاصل از مدل فیزیکی مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که همخوانی خوبی بین مدل فیزیکی و مدل عددی حاصل گردیده است.

مقدمه:
بطور کلی سر ریزها برای تخلیه آب مازاد یا سیلاب که حجم مخزن قادر بـه ذخیـره آن نباشـد تعبیـه می گردند. در س دهای انحرافی نیز از سر ریز جهت پای پس یا انحراف جریان مازاد بر ظرفیت سیـستم استفاده می شود. تخریب بسیاری از سدها بدلیل طراحی نادرست یا کافی نبودن ظرفیـت سـر ریـز بـه وقوع می پیوندد. طراحی صحیح سر ریز در سدهای خاکی ، سنگریزه ای ، نسبت بـه سـدهای بتنـی از اهمیت بیشتری برخوردار است.
معمولاً سر ریزها را حسب مهمترین مشخصه آنان تقسیم بندی می کنند. ایـن مشخـصه مـی توانـد در رابطه با سازه کنترل، کانال ت خلیه و یا هر عضو دیگر آن باشد . بر حسب اینکه سر ریز مجهز به دریچـه و فاقد آن باشد، به ترتیب با نام های سر ریـز کنتـرل دار و یـا سـرریزهای بـدون کنتـرل بـاز شـناخته می شوند.
نوع سر ریزها معمولاً با عناوین اوجی ، جانبی ، شوت ، نیلوفری ، سیفونی مشخص می شود.
در این ت حقیق به بسط و گسترش مدل فیزیکی و عددی سر ریز سیفونی پرداخته می شـود و دلیـل آن را هم می توان توجه کمتر محققین به این نوع سازه دانست.
حسن عمده سر ریز سیفونی در این است که با افزایش جزئی سطح آب بالا دست میتواند دبـی کامـل را از خود عبور دهد . حسن دیگر این نوع س ر ریزها در خود کار بودن و عملکرد خوب آنها، بدون نیاز به وسایل مکانیکی یا وسایل محرک است . علاوه بر هزینه سنگین، در مقایـسه بـا سـایر سـر ریزهـا ، سـر ریزهای سیفونی دارای معایبی هستند که موارد زیر از آن جمله است:
۱- قادر نیستند یخ و مواد زائد را از خود عبور دهند.
۲- امکان دارد سیفون و یا لوله هوا دهی توسط شاخ و برگ درختان بسته شود.
۳- ممکن است قبل از صعود سطح مخزن تا تاج سیفون، آب در داخل مجرای فوقـانی و مجـرای هـوا دهی یخ ببندد و جلوی عمل سیفون را بگیرد.
۴- امکان دارد در نتیجه تغییرات ناگهانی شروع و توقف عمل سیفو ن جریان خروجـی بـه طـور سـریع قطع و وصل شود و یا به صورت امواج به رودخانه بریزد . این عمل سبب ایجاد نوسـانهای ناخواسـته در تراز پایاب رودخانه خواهد شد.
۵- اگر از یک سیفون تنها استفاده شود، ممکن است به هنگام کار سیفون، دبی جریان خروجی از دبی جریان ورودی به مخزن ب یشتر شود . برای جلوگیری از این رویداد، می توان از چندین سیفون کـوچکتر استفاده گردد . در این صورت، لازم است مجرای هوا دهی آنهـا طـوری تنظـیم گـردد کـه بـا افـزایش تدریجی سطح آب مخزن، تعداد بیشتری از سیفونها وارد عمل شوند.
۶- ارتعاشات در این نوع سر ریزها ، در مقایسه با سایر انواع سرریز بیشتر اسـت . لـذا لازمـه اسـتفا ده از آنها، داشتن فونداسیونی است که بتواند ارتعاشات را تحمل کند.
همانند سایر انواع سر ریزها که دارای مجاری تخلیه سر پوشیده هستند، یکی از عمده ترین عیـوب سـر ریزهای سیفونی عدم توانایی آنها در تخلیه جریانهای بزرگ تر از سیل طرح برای افزایش معمـول سـطح آب مخزن است . زیرا با تجاوز سطح آب مخزن از ارتفاع طرح سر ریز، تغییـرات دبـی جریـان خروجـی قابل توجه نخواهد بود . در نتیجه می توان گفت که انتخاب سر ریز سیفونی، به عنوان سر ریز اصلی ، بـه همراه یک سرریز اضطراری و یا کمکی می تواند انتخاب معقولی باشد.
در این تحقیق به بررسی تاثیر نوع خروجی جریان بر روی میزان دبی سرریزهای سیفونی با اسـتفاده از مدل ریاضی CFD ونرم افزار Fluent پرداخته شده است.

نتیجه گیری:
نتایج حاصل از ساخت مدل فیزیکی و عددی سر ریز سیفونی را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
۱- ضریب دبی در حالتی که جریان آزاد در سر ریز برقرار است، برابر ۵، ۳ به دسـت آمـد . بـا افـزایش نرخ جریان این ضریب نیز افزایش می یابد. این ضریب در سر ریز اوجی مشابه و در دبـی طراحـی برابـر ۸۵، ۳ است. بنابراین سر ریز سیفونی در جریان آزاد کارائی کمتری نسبت به اوجی دارد.
۲- ضریب دبی در سر ریز تحت فشار با خروجی آزاد در محدوده ۷۳، ۰ (برای دبی ۲۶ لیتـر بـر ثانیـه ) تا ۸۳، ۰ (برای دبی ۶، ۳۱ لیتر بر ثانیه ) قرار دارد . در تحقیقات صورت گرفته توسط گرامـاتی (۱۹۲۸) برای شرایطی مشابه این ضریب بـین ۷، ۰ تـا ۸۵، ۰ بدسـت آمـد . بنـابراین در هـر دو آزمـایش رونـد تغییرات، یکسان بوده و ضریب، با افزایش جریان زیاد شده است.
۳- ضریب دبی در سر ریز تحت فشار با خروجی مستغرق بین ۷۱، ۰ (برای دبی ۲۱ لیتر بـر ثانیـه ) تـا ۸۱، ۰ (برای دبی ۵؛ ۱۵ لیتر بر ثانیه ) قرار دارد . گراماتی (۱۹۲۸) برای این حالت ضـریب را بـین ۶۹، ۰ تا ۷۹، ۰ تعیین کرده است که خود موید صحت آزمایشهای اخیر است.
۴- با مقایسه ضرایب دبی در دو حالت سر ریز تحت فشار بـا خروجـی آزاد و سـر ریـز تحـت فـشار بـا خروجی مستغرق می توان دریافت که استغراق خروجی در بهبود کارائی سـر ریـز مـو ثر بـوده و یـا بـه عبارت دیگر عمل سیفون در دبی پایین تری شروع می شود.
۵- بررسی و ارزیابی داده های فشار قرائت شده بر روی سر ریز بیانگر ایـن موضـوع اسـت کـه اثـر سـه بعدی جریان نسبتاً ناچیز است . البته فقط در نزدیکی دیواره های جانبی سر ریز مقداری اخـتلاف فـشار دیده میشود. در حالت جریان آزاد در سر ریز، در مجاورت دیواره های جانبی، بالا آمدگی سـطح آب را می توان مشاهده کرد که به علل عامل ویسکوز یا چسبندگی دیوارها ایجاد می گردد. بر خلاف تغییـرات فشار در عرض سر ریز، تغییرات آن در طول محسوس بوده که نتایج حاصل از مـدل فیزیکـی و عـددی هر دو مبین این امر می باشند.
۶- فشار در سر ریز سیفونی تحت فشار با خروجی آزاد از تاج تا بعد از دفلکتور (پیزومتر ۱ تـا ۶) منفـی است که مقدار مینیمم فشار در تاج و ماکزیمم آن بعد از دماغ ه میباشد. در صورتیکه بروز فشار منفـی در سیفون با خروجی مستغرق از تاج تا قبل از دفلکتور است (پیزومتر ۱ تا ۴) بنـابراین احتمـال وقـوع کاویتاسیون و محدوده تحت تاثیر آن در سر ریز با استغراق خروجی کاهش می یابد.
۷- فشار موجود در طول سر ریز با جریان آزاد در ابتدا و انتها ماکزیمم و بین تاج تا دفلکتـور مینـیمم می باشد. با افزایش دبی فشار ب ر روی سر ریز نیز افزایش می یابد که با نتایج بدست آمده توسط سـاویج و همکاران (۲۰۰۳) در سر ریزهای اوجی تطبیق می کند.
۸- در جریان تحت فشار، فشار حاکم در طول سر ریز (از تـاج تـا خروجـی ) بـا افـزایش دبـی کـاهش می یابد. البته در سیفون با خروجی مستغرق کاهش فشار کمتری را مشاهده می نماییم که خود یکی از دلایل مزیت این نوع خروجی نسبت به خروجی آزاد است.
۹- اثر تغییرات دما در طول سر ریز حذف گردیـد و در تمـام حـالات دمـای ثابـت C25 بـرای مـدل عددی تعریف شد.
۱۰- برای انتخاب بهترین تعداد بلوک یا سلول در هر شبکه ، تعـداد ۵ × ۳۰ بلـوک به تـرین جـواب را ارائه نمود.
۱۱- از بین الگوریتم های حل فشار- سرعت روش SIMLEC با کمترین میزان خطا انتخاب گردید.
۱۲- مقایسه ضریب دبی برای نرخ جریان مورد آزمایش در مدل فیزیکی و حالت دو بعدی و سه بعـدی مدل عددی Fluent ، نتایج مشابهی را نشان داد (مدل فیزیکـی ۵/۳، مـدل عـددی دو بعـدی ۵۱/۳ و مدل سه بعدی ۵۲/۳). بنابراین کاربرد مدل عددی دو بعدی برای مدل سازی کافی بوده و نتـایج مـورد نظر را سریعتر در اختیار کاربر قرار میدهد.
۱۳- این تحقیق که در ادامه کارهای گذشته (بـر روی سـر ریزهـای Ogee, Labyrinth و ….) انجـام گرفته است، بیانگر این موضوع می باشد که مدل عددی Fluent را مـی تـوان بـه عنـوان یـک ابـزار کارآمد جهت محاسبه دبی و فشار در سر ریزهای سیفونی به حساب آورد . البته باید خاطر نـشان کـرد که مدل فیزیکی بر خلاف صرف هزینه و زمان زیاد هنوز هم به عنوان مبنای مقایـسه سـایر روشـهای مدل سازی تلقی 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