دانلود پایان نامه عمران : راهكارهای حل نیمه دقیق و شبیه سازی عددی در مورد رفتار جریان سیال

دانلود پایان نامه عمران : راهكارهای حل نیمه دقیق و شبیه سازی عددی در مورد رفتار جریان سیال

تعداد صفحات: 123

فرمت فایل: word

دسته بندی:

قیمت: 5800 تومان

تعداد نمایش: 454 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 26 آوریل 2016

به روز رسانی در: 26 آوریل 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

5800 تومان – خرید

دانلود پایان نامه عمران : راهكارهای حل نیمه دقیق و شبیه سازی عددی در مورد رفتار جریان سیال

چكيده:

هدف اين پايان‌نامه تحقيق در مورد راهكارهاي حل نيمه دقيق از يك طرف و شبيه سازي عددي در مورد رفتار جريان سيال بر روي سرريز اوجي سد انحرافي گرمسار مي‌باشد.

همچنين مقايسة نتايج بدست آمده بر روي سرريز اوجي بر اساس CFD يكي ديگر از اهداف اين پايان‌نامه مي‌باشد تا درمطالعات و طرحهاي آتي با اطمينان خاطر بيشتر از مدلهاي (CFD) استفاده گردد.

ضرورت تحقيق اين پايان‌نامه گسترش استفاده از مدلهاي (CFD) در داخل كشور مي‌باشد بطوريكه مدلهاي CFD در چند سال اخير نقش بسزايي را در مسائل صنعتي و آكادميك ايفا كرده است. در دو دهة قبل مسائل (CFD) به صورت آكادميك مطرح بوده ولي در دهة اخير در كشورهاي پيشرفته رواج گستره‌اي در صنعت پيدا كرده است.

براي انتخاب بهترين طرح براي بسياري از سدها بايد با صرفه ترين و دقيق‌ترين روش را براي بررسي چگوني رفتار جريان بر روي  سرريز در صورت وقوع سيل را در نظر گرفت. تا مدتي قبل استفاده از مدل فيزيكي تنها روش بررسي بوده ولي هم اكنون استفاده از روش (CFD) رواج گسترده‌اي پيدا كرده است كه هزينه و زمان بررسي كردن را پايين آورده است.

در اين پايان‌نامه نحوة رفتار جريان بر روي سرريز اوجي سد انحرافي گرمسار با استفاده از برنامه Fluent و تحت سطوح بالا برندة مورد بررسي قرار گرفته است.

براي شبكه‌بندي مدل تاج سرريز سدانحرافي گرمسار از نوع شبكه‌بندي چند بلوكي استفاده شده است مدل تاج سرريز نيز به چهار ناحيه تقسيم‌بندي شده است و در حل اين پروژه از مدل Vof استفاده شده است. طبق نتايج حاصل از تحقيقات به عمل آمد بر روي سرريز اوجي سد انحرافي گرمسار براي 5/0=Hd/H بر روي تاج سرريز فشار منفي تشكيل نمي‌گردد و براي 1=Hd/H و 33/1=Hd/H بر روي تاج سرريز سد انحرافي گرمسار فشا منفي تشكيل مي‌گردد.

 

فصل اول

كليات
مقدمه

درمسائل مهندسي امروزي شناخت رفتار يا عكس العمل يك پديده نقش بسزائي دربررسي نتايج بدست آمده و طراحي دقيق مسائل مهندسي دارد، بطوريكه يك پژوهشگر يا محقق با  شناخت چگونگي رفتار يك پديده دربرخورد با مسائل مختلف مي تواند وضعيت فيزيكي پديده را درقبال مسائل مختلف مهندسي بهبود بخشد.

به عنوان مثال درطراحي بدنه خودرو اگر يك محقق عكس العمل يا رفتار هوا نسبت به خودرو را درسرعت هاي بالا درنظر نگيرد باعث مشكلات عديده اي خواهد شد بطوريكه دراين حالت ضريب بازدارندگي افزايش و درنتيجه نيروي بازدارندگي نيز افزايش مي يابد و اتومبيل براي رسيدن به يك سرعت مناسب بايستي نيروي بيشتري راتوليد كند كه در نتيجه باعث افزايش مصرف سوخت و ساير مشكلات خواهدشد. اما امروزه كارشناسان با شناخت رفتار و عكس العمل هوا نسبت به بدنه خودرو به اين نتيجه رسيده اند كه بايستي بدنه خودروها حالت آيروديناميكي داشته باشد تا با مشكلات ذكر شده مواجه نشوند.

لذا شناخت پديده و عكس العمل آن نسبت به مسائل مختلف در امور مهندسي امروزي مانند هوا و فضا، هيدروليك، سيالات و … از اهميت قابل توجهي برخودار است. دربرخورد مهندسان با مسائل و موضوعات هيدروليكي مشخص بودن چگونگي رفتار سيال كمك بسيار زيادي را در طراحي هرچه دقيق تر پروژه ها مي‌نمايد. حل برخي از مسائل هيدروليكي با روشهاي حل تحليلي امكان پذير مي باشد اما ممكن است دربرخي از موضوعات، حل تحليلي كمك قابل توجهي را به يك محقق ننمايد لذا بايستي ازحل عددي براي بررسي چگونگي رفتار سيال استفاده كرد. يكي از مسائل مهمي كه كارشناسان هيدروليك بايستي با آن آشنا باشند نحوه رفتار جريان برروي سرريزهاي سازه هاي آبي مي باشد. يكي از راه هاي شناخت رفتار جريان برروي سرريز استفاده از مدلهاي فيزيكي مي باشد.

نتايج مدلهاي فيزيكي درصورتيكه شرايط مدل به خوبي ايجاد گردد قابل قبول مي‌باشد. اما يكي از مشكلات مدلهاي فيزيكي درپروژه هاي مهندسي مدت زماني است كه طول مي كشد تا نتايج مورد بررسي و تجزيه و تحليل قرار گيرد به طوريكه ممكن است ماهها  و يا دربرخي از موضوعات هيدروليكي مانند بررسي ميزان كاوتياسيون سالها طول بكشد ويا اينكه يك محقق براي بررسي مدل فيزيكي گزينه هاي مختلف با محدوديت زماني مواجه باشد. ساخت مدل فيزيكي و تجزيه و تحليل نتايج آن هزينه قابل توجهي را درپي دارد لذا دربحث هزينه وزمان ممكن است كه يك محقق امكان استفاده از مدلهاي مختلف فيزيكي را براي بررسي دقيق تر نتايج نداشته باشد. دربرخي از پديده ها و موضوعات مهندسي امكان استفاده از مدل فيزيكي نمي باشد به عنوان مثال مدلسازي محيطي با درجه حرارت 4000 درجه به بالا ممكن است بسيار سخت و يا امكان پذير نباشد. لذا استفاده از حل عددي مسائل كمك شاياني را به يك محقق مي نمايد تا به بررسي موضوع بپردازد. به طوريكه مي توان با كمترين هزينه ودركمترين زمان گزينه هاي مختلفي را بررسي كرد.

همانطور كه اشاره شد شناخت نحوه رفتار جريان برروي سرريزسازه هاي  آبي از اهميت ويژه اي برخوردار است. معمولاً درطراحي سدهاي انحرافي ازسرريز نوع اوجي استفاده مي شود.

بررسي رفتار جريان برروي تاج سرريز براي دبي هاي بيشتر از دبي طراحي از اهميت بسزايي درطراحي تاج سرريز برخودار است به طوريكه اگر فشار ايجاد شده برروي تاج سرريزهاي اوجي كمتر از فشار اتمسفر گردد، فشار منفي برروي سرريز كه براي دبي هاي بيشتر از دبي طراحي اتفاق مي افتد باعث پديده كاوتياسيون مي گردد بطوريكه اين پديده خسارات جبران ناپذيري را براي بسياري از سازه هاي آبي به بار آورده است. ازجمله سازه هاي آبي كه با اين پديده روبرو هستند مي توان به سرريز سد شهيد عباسپور اشاره كرد كه براي دبي هاي بيشتر از دبي طراحي، مشكلاتي براي سرريز اين سد ايجاد شده است. همچنين مي توان به سد انحرافي گرمسار اشاره كرد كه تاج سرريز آن دچار خوردگي و كاويتاسيون گرديده است. لذا در اين پايان نامه نحوه رفتار جريان برروي تاج سرريز اوجي سد انحرافي گرمسار با استفاده از نرم افزار fluent مورد بررسي قرارگرفته است. از آنجائيكه براي مهار آبهاي سطحي و سيلاب ها از سدهاي انحرافي با سرريز اوجي استفاده مي گرد لذا ضروريت انجام اين تحقيق آن است علل فرسايش و كاويتاسيون برروي سرريز اوجي سد انحرافي گرمسار مشخص گردد و هدف اين تحقيق آن است با توجه به دقت نتايج بدست آمده براساس مدل عددي CFD)) برروي سرريز اوجي و با استفاده از نرم افزار Fluent بتوان با اطمينان خاطر بيشتري ازمدلهاي (CFD) استفاده كرد.

روش انجام كار بدين گونه مي باشد كه ابتدا بايستي مدل تاج سرريز توسط يك نرم افزار پيش پردازنده مدلسازي گردد نرم افزاري پيش پردازنده Fluent نرم افزار gambit مي باشد كه از قابليت هاي خوبي براي شبكه بندي و معرفي شرايط مرزي مدل برخوردار است.

تشريح فصول مختلف پايان نامه :

درفصل دوم اين پايان نامه تاريخچه استفاده از برنامه هاي CFD ارائه شده است و درفصل سوم مفاهيم اساسي پايان نامه ازجمله، هيدروليك جريان برروي سرريز اوجي وروشها و معيارهاي طراحي سرريز اوجي شرح داده شده است.

درفصل چهارم اين پايان نامه توضيحاتي درمورد نرم افزار fluent و روشهاي حل عددي به كارگرفته شده دراين نرم افزار شرح داد شده است و نقشه ها و اطلاعات كلي مربوط به سد انحرافي گرمسار ارائه شده است.

درفصل پنجم نتايج بدست آمده از نرم افزار fluent برروي مدل سرريز اوجي سد انحرافي گرمسار ارائه شده است كه دراين فصل به بررسي اشكال بدست آمده پرداخته شده است و درفصل ششم نتيجه گيري و پيشنهادات مربوط به اين تحقيق ارائه شده است.

.

.

 

4-3-3- مدل كاويتاسيون

مدل كاويتاسيون، حالت توسعه يافتة مدل VOF مي‌باشد كه شامل انتقال جرم بين فازها مي‌باشد. اين مدل توانايي شبيه‌سازي سيالهايي كه در يكديگر نفوذ مي‌كند را با حل يك دسته معادله مومنتم و يك معادله پيوستگي براي فاز ثانويه، دارا مي‌باشد. همچنين اين مدل مي‌تواند شروع كاويتاسيون را پيشگوئي كرده ولي توانايي شبيه‌سازي اضمحلال حبابها را ندارد. بهرصورت براي استفاده از مدل كاويتاسيون محدوديتهايي وجود دارد. اين محدوديتها عبارتست از:

براي استفاده از مدل كاويتاسيون بايد تنها از روش حل Segregated استفاده كرد. چراكه الگوريتمهاي روش حل Coupled براي مدل كاويتاسيون قابل استفاده نمي‌باشد.

مدل كاويتاسيون تنها براي شبيه‌سازي جريانهاي دوفازي كاربرد دارد.

المانهاي شبكه بايد مملو از يك فاز يا تركيبي از دو فاز باشد. چراكه مدل كاويتاسيون براي المانهاي خالي از سيال كاربرد دارد.

جريان بايد تراكم‌ناپذير باشد.

مدلسازي انتقال حرارت بهمراه استفاده از مدل كاويتاسيون عملي نيست.

در هنگام استفاده از مدل كاويتاسيون نمي‌توان گونه‌هاي شيميايي و همچنين جريانهاي فعال شيميايي را شبيه‌سازي كرد.

مدل تغيير فاز جريان براي حالتهاي ذوب/انجماد را نمي‌توان بهمراه مدل كاويتاسيون استفاده كرد.

در مدل كاويتاسيون نمي‌توان از مدل آشفتگي LES استفاده كرد.

4-3-3-1- تئوري مدل كاويتاسيون

مدل كاويتاسيون براساس همان مفهوم كسر حجمي توضيح داده شده براي مدل VOF مي‌باشد. اما در دو مورد با مدل VOF تفاوت دارد. اين دو مورد عبارتست از:

در مدل كاويتاسيون فرض مرز تقابل بين دو سيال غير قابل امتزاج منظور نيست. اين مدل اجازه مي‌دهد كه سيالها در يكديگر نفوذ كنند. بنابراين كسرهاي حجمي  و  براي هر المان مي‌تواند برابر هر مقداري بين صفر و يك، بسته به فضاي اشغال شده توسط فازها، باشد.

در مدل كاويتاسيون انتقال جرم از يك‌ فاز به فاز ديگر امكان‌پذير است. اين مهم اجازه مي‌دهد كه يك سيال تبخير شود.

در مدل كاويتاسيون مورد استفاده در نسخة 5.2 نرم‌افزار FLUENT، فرض مي‌شود كه دو فاز همگن (بدون لغزش در مرز تقابل فازها) وجود دارد. همانند مدل VOF يك معادله مومنتم براي تمام فازها و يك معادله كسر حجمي براي فاز ثانويه حل مي‌شود. كسر حجمي فاز اصلي نيز با كم كردن كسر حجمي فاز ثانويه از يك، محاسبه مي‌شود.

4-3-3-2- معادله كسر حجمي

معادله پيوستگي فاز ثانويه p (معادله 4-15)، اساس معادله كسر حجمي مي‌باشد.

(4-15)                                                     

كه  انتقال جرم بين فاز اصلي q و فاز ثانويه (بخار) p (محاسبه شده طبق رابطه 4-10) است. رابطه كسر حجمي بين فازهاي q و p براساس معادله (4-16) بدست مي‌آيد.

(4-16)                                                                                           

4-3-3-3- محاسبه انتقال جرم بين فازها

از آنجا كه حبابهاي كاويتاسيون در درون مايع و در دماي پايين تشكيل مي‌گردد، لذا نرم‌افزار FLUENT كاويتاسيون را در حالت تك دما و بدون در نظر گرفتن اتلاف حرارت ناشي از تبخير، شبيه‌سازي مي‌كند. بنابراين در چنين شرائطي فشار داخل حبابها تقريباً ثابت بوده و تغيير شعاع حبابها طبق معادله ساده شده ريلي (معادله 4-17) تخمين زده مي‌شود.

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد.

 

پاسخ دهید