آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیده

قبل از پیدایش تکنیک پیش تنیدگی، پل های بتن آرمه تنها برای پوشش دادن به دهانه های نسبتاً کوتاهی بکار برده می شدند محدودیت طول دهانه در این پل ها دارای دو عامل اساسی بوده است زیرا اولا برای دهانه های بلندتر حجم مصالح مصرفی(بتن و فولاد) بسرعت افزوده می گردد بطوریکه بار مرده سازه خود یک عامل بحرانی در طراحی مقطع محسوب خواهد شد، ثانیاً هزینه های مربوط

دسته بندی	عمران
بازدید ها	0
فرمت فایل	doc
حجم فایل	8010 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	64

فروشنده فایل

کد کاربری 2106

تمام فایل ها

آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیده

- مقدمه

قبل از پیدایش تکنیک پیش تنیدگی، پل های بتن آرمه تنها برای پوشش دادن به دهانه های نسبتاً کوتاهی بکار برده می شدند. محدودیت طول دهانه در این پل ها دارای دو عامل اساسی بوده است. زیرا اولا برای دهانه های بلندتر حجم مصالح مصرفی(بتن و فولاد) بسرعت افزوده می گردد. بطوریکه بار مرده سازه خود یک عامل بحرانی در طراحی مقطع محسوب خواهد شد، ثانیاً هزینه های مربوط به قالب بندی و شمعک گذاری چنین عرشه هائی مقادیر بسیار بزرگی را بخود اختصاص خواهد داد. با توجه به دو عامل یاد شده، معمولا راه حل دیگر یعنی استفاده از شاهتریهای فولادی ترجیح داده می شد.

با ابداع شیوه پیش تنیدگی و بکارگیری آن در صنعت پلسازی، تا حدود زیادی مشکل مربوط به اقتصاد مصالح مصرفی برطرف گردید. استفاده از این تکنیک منجر به پیدایش مقاطع ظریف تری شد و با کاهش بار مرد‌ه عرشه امکان پوشش دادن به دهانه های بلندتری فراهم گردید. اما متاسفانه مشکل دوم یعنی هزینه های بسیار بالای مربوط به قالب بندی و چوب بست های مورد نیاز در اجرای چنین پل هائی بقوت خود باقی ماند، بطوریکه در دهانه های بلند قسمت بزرگی از هزینه ها به فاکتورهای یاد شده اختصاص داشته است. استفاده از شاهتیرهای پیش ساخته پیش تنیده هم نتوانست این مشکل را برطرف نماید زیرا محدودیت های مربوط به طول قطعات در هنگام حمل، امکان استفاده از چنین قطعاتی را در دهانه های بلند منتفی می نمود. از طرف دیگر حمل و نقل و نصب چنین شاهتیرهائی نیاز به استفاده از ابزارهای ویژه و گران قیمتی را بوجود می آورد.

امروزه پل های صندوقه ای قطعه ای پس کشیده در سرتاسر جهان مورد استقبال واقع شده اند و با بکارگیری این شیوه دهانه هائی با طور بیش از 250 متر پوشش داده شده اند. این پل ها ضمن بکارگیری مزایای بتن پیش تنیده، راه حل سریع و کم هزینه ای برای پوشش دادن به دهانه های بلند می باشند.

برخی از مزایای این قبلی پل ها عبارتند از:

1- کاهش ابعاد مقطع و در نتیجه کاهش بار مرده عرشه بواسطه بکارگیری پیش تنیدگی؛

2- افزایش راندمان مقطع بواسطه ترک نخوردن آن و قابلیت آن در تحمل لنگرهای خشمی با علامات مثبت یا منفی؛

3- سختی نسبتا زیاد مقاطع صندوقه ای در مقابل پیچش؛

4- سرعت زیاد و هزینه نسبی کم برای پوشش دادن به دهانه های بلند؛

5- عدم نیاز به چوب بست ها در هنگام عبور از موانع طبیعی نظیر درها یا رودخانه ها، و یا موانوع مصنوعی نظیر شاهراه های پرتردد؛

6- امکان بکارگیری تکنیک پیش ساختگی در پروژه های بزرگ و یا تکراری

با توجه به مطالب فوق، بررسی ضوابط طراحی و اصول اجرایی پل های پس تنیده همواره مورد توجه آیین نامه های معتبر کشورهای صنعتی قرار گرفته است و هر کدام به تناسب شرایط اقلیمی و ارکانی استانداردهای خاصی را تدوین کرده و در بخش جداگانه ای ارائه کرده اند. آیین نامه آشتوآمریکا که در پل سازی دارای پیشینه ای دور و دراز می باشد در فصل نهم به بتن پیش تنیده در پل سازی پرداخته است که در ادامه خواهد آمد. همچنین آیین نامه های کهن و معروف دیگر از جمله آیین نامه انگلستان با نام BSI، آیین نامه اروپا با نام EUROCODE و آیین نامه آلمان (DIN) و ... نیز فصول معینی که این مهم آورده اند که از این بین ما دو آیین نامه پرکاربرد و قدیمی آشتو و BSI انگلستان را برای مقایسه و بررسی فنی انتخاب نموده ایم، که در فصول دهم و یازدهم متون ترجمه شده این دو آیین نامه با سیستم MKS در این مجمل آورده شده است که امید می رود مورد استفاده دانشجویان و اساتید گرانقدر قرار گیرد.

پیش تنیدگی چیست؟

امرزه با بکارگیری مصالح پرمقاومت و همچنین استفاده از شیوه های نوین طراحی، سازه های اقتصادی تری طراحی و اجرا شده است. استفاده از مصالح پرمقاومت موجب کاهش مقطع عرضی اعضا و متعاقب آن کاهش کلی بار مرده سازه های شده است. این پیشرفت خصوصاً در مورد سازه های بتن مسلح چشمگیرتر بوده است، زیرا در طراحی این گونه اعضا بار مرده قسمت عمده ای از بارهای طراحی را تشکیل می دهد. در برخی سازه های خاص اهمیت کاهش ابعاد مقطع بمراتب بیشتر می باشد، برای مثال در پل های دهانه بلند این مطلب حائز اهمیت زیادی است، در چنین پل هائی بار مرده عرشه لنگرهای بزرگتری را در مقایسه با بارهای طراحی ایجاد می نماید؛ همچنین قسمت عمده بار وارد بر پایه ها و فونداسیون ها ناشی از وزن روسازه می باشد. استفاده از بتن های با مقاومت فشاری بالا و همچنین فولادهای پرمقاومت موجب طراحی اعضای بتن آرمه ظریف تری شده است، با این وجود محدودیتهائی در استفاده از این پیشرفتهای جدید موجود می باشد که قسمت عمده آن ناشی از مسئله ارتباط متقابل بین ایجاد ترک در اعضاء بتن آرمه و خیز آنها در مرحله بهره برداری می باشد. با توجه به رفتار اعضای بتن آرمه، راندمان استفاده از فولادهای پرمقاومت محدود می باشد زیرا تنش در این فولاد متناسب با توزیع کرنش کلی موجود در مقطع بوده و افزایش کرنش ها در مقطع با افزایش دامنه و عرض ترک ها همراه خواهد بود. این ترک ها از دو جنبه مطلوب نمی باشند، اول آنکه در محیط هائی که بتن در مجاورت عوامل فرسایش دنهده شیمیائی است وجود ترک ها موجب خوردگی شدید آرماتورها خواهد گردید. از جنبه دیگر گسترش ترک ها کاهش سختی خمش عضو را بدنبال داشته و خیز عضو را خواهد افزود. چنین اعضائی از نظر سرویس دهی، مطلوب نخواهند بود.

این ویژگیهای نامطلوب در اعضای بتن آرمه معمولی، با ابداع شیوه پیش تنیدگی اصلاح شده است. یک عضو پیش تنیده بتن آرمه عضوی است که تنش هائی از قبل در آن قرار داده شده باشد، این تنش ها در تمامی طول عمر عضو با آن همراه است. فلسفه این تنش های از پیش قرار داده شده، مقابله یا مخالفت با تنش های ناشی از بارهای بهره برداری و حتی المقدور خنثی کردن اثر آنها می باشد. بتن ماهیاتاً عضوی فشاری است و می توان مقاومت کششی آن را ناچیز دانسته و از آن صرفنظر نمود، پیش تنیدگی در واقع عضو را تحت نوعی فشار اولیه قرار می دهد، بصورتیکه نتیجه آن کاهش تنش های کششی در مقطع به حد مجاز و یا اساساً حذف آنها خواهد بود. بدین صورت ترک خوردگی تحت بارهای بهره برداری منتفی خواهد گردید. برای روشن تر شدن مفهوم پیش تنیدگی، عضو خمشی موجود در شکل (2-1 الف) را مورد توجه قرار می دهیم. در کنار این عضو مقطع آن ترسیم شده و مرکز سطح در حالت ترک نخورده با C.G.C نمایش داده شده است. W_t در این شکل مشخص کننده مجموع بارهای اعمالی به عضو بوده و شامل اجزای زیر است:

W_g= بار مرده خالص تیر

W_d= بار مرده اضافی (بعنوان مثال در عرشه های بتن آرمه وزن روسازی، جداول و پیاده روها جزء W_d محسوب می شوند)

W_l= بارهای زنده

(2-1) W_t=W_g+W_d+W_l

با اعمال W_t عضو تغییر شکل داده و در تارهای پائین مقاطع آن تنش کششی ایجاد خواهد گردید. با توجه به ضعف بتن در مقابل کشش و بمنظور جلوگیری از گسترش ترک های خمشی، در اعضای بتن آرمه معمولی در ترازی نزدیک به تارهای پائینی مقطع فولادهائی قرار داده می شود. تنش موجود در این فولادها متناسب با کرنش موجود در مقطع می باشد، نیروی کششی موجود در فولادها با نیروی فشاری تحمل شده توسط بتن در هر مقطع برابر می باشد. این دو نیرو لنگر مقاوم داخلی را تولید می نمایند. که در برابر لنگر ناشی از بارهای خارجی مقاومت خواهد نمود. لنگر ناشی از بارهای خارجی W_t در شکل (2-1 ب) ترسیم شده است. هر اندازه طول دهانه بزرگتر باشد لنگر حاصل از بارهای خارجی نیز بزرگتر خواهد خواهد بود که برای جبران آن باید اساس مقطع و همچنین مقدار فولادهای کششی را افزود، اما برای دهانه های بسیار بزرگ و مقادیر زیاد W_t این شیوه دیگر جبران کننده نخواهد بود، زیرا اولا با افزایش اساس مقطع، W_g نیز افزوده خواهد شد و بنابراین W_t نیز مقدار بزرگتری را بدست خواهد آورد، ثانیاً همانگونه که ذکر شد تنش های موجود در فولادها متناسب با کرنش بتن هم تراز آنها می باشد، بنابراین برای وصول نیروی کششی بیشتر در فولادها ترک ها باید در عضو گسترش یابند که این امر خود موجب افزایش خیز عضو خواهد گردید.

بجای استفاده از این سیستم می توان از ایده دیگری کمک گرفت. در شکل (2-1 پ) همان عضو تحت اثر دو نیروی فشاری با مقادیری برابر P قرار گرفته است. این دو نیرو در ترازی بفاصله e از مرکز سطح مقطع عضو به آن وارد می شوند. در شکل (2-1 ت) دیاگرام لنگر حاصل از این نیروها ترسیم شده است، که مقدار آن در تمامی نقاط ثابت و برابر –P.e می باشد. بنابراین هر گاه عضو تحت اثر مشترک بارگذاری های موجود در شکل های (2-1 الف) و (2-1 پ) قرار داشته باشد دیاگرام لنگر خمشی حاصل مطابق شکل (2-1 ث) خواهد بود. در این حالت همانگونه که مشاهده می گردد اثر بار اعمالی W_t توسط بارگذاری دیگر تخفیف داده شده است. در چنین حالتی دیگر مقطع وسط دهانه لزوما از نظر طراحی بحرانی نخواهد بود.

برای درک بهتر اثرات بارگذاری موجود در شکل (2-1 پ)، مقطعی از عضو را بفاصله X از تکیه گاه آن مطابق شکل (2-2 الف) در نظر می گیریم، در این شکل توزیع تنش کلی موجود در مقطع ترسیم شده است که می توان آن را مجموع توزیع های ناشی از نیروهای خارج از مرکز P و بارهای اعمالی W_t دانست. توزیع های ناشی از این دو بارگذاری بترتیب در شکل های (2-2 ب) و (2-2 پ) آمده است.

توزیع تنش کلی در مقطع مورد بررسی به محل مقطع، مقدار P و خروج از مرکزیت e بستگی دارد و می توان دو کمیت آخر را چنان تنظیم نمود که در هیچ مقطع از عضو تنش های کششی ایجاد نگردد. بارگذاری موجود در شکل (2-1 پ) در واقع بیان ساده ای از یک عضو پیش تنیده بانیروی پیش تنیدگی P و خروج از مرکزیت ثابت e می باشد. با توجه به موارد فوق چنین می توان نتیجه گرفت که پیش تنیدگی در حقیقت قرار دادن تنش های داخلی در عضو بوده بنحوی که این تنش ها اثر بارهای خارجی را تخفیف دهند. شیوه های مختلف پیش تنیدگی، انتخاب مسیر مناسب برای آن و نیروی مورد نیاز مسائلی هستند که در بخشهای آینده روشن تر خواهند گردید.

چنین بنظر می رسد که نخستین پیشنهادها برای پیش تنیدگی در بین سالهای 1886 تا 1908 توسط P.H.Jackson و G.R.Steiner آمریکائی، J.Koenen آلمانی، صورت پذیرفته باشد. استفاده از فولادهای با مقاومت بالا نخستین بار در سال 1923 توسط F. von Emperger اطریشی پیشنهاد گردید و تقریباً در همان زمان R.H.Dill آمریکائی پیش تنیدگی کامل را بمنظور حذف ترک ها ارائه نمود. این پیشنهادها غالباً تنها بر روی کاغذ باقی ماندند، اولین اقدامات عملی برای ایجاد یک سازه بتنی پیش تنیده عمدتاً توسط E.Freyssinet و Y.Guyon فرانسوی، E.Hoyer آلمانی و G.Magnel بلژیکی صورت پذیرفتند. اولین پل پیش تنیده بتنی در سال 1941 در فرانسه بر روی رودخانه مارن اجرا گردید. این پل با دهانه 54 متر از کارهای Freyssinet بوده و نام او را در این صنعت جاودان ساخته است.

3- فولاد و بتن مورد مصرف در صنعت پیش تنیدگی

تاندون های[1] پیش تنیدگی می توانند متشکل از سیم ها[2]، کابل ها[3] و یا میلگردها[4] باشند. در صنعت پیش تنیدگی کابل های 7- سیمه متداول تر بوده و مشخصات آنها مطابق با استانداردهای ASTM A416 می باشد. در گذشته کابل های تنش زدائی شده (Stress-Relieved)، در مقیاس وسیعی بکار برده می شدند؛ اما امروزه کابل های با وادادگی اندک(Low-Relaxation)، شیوع فراوان تری یافته اند. مزیت استفاده از کابل های نوع اخیر پایین تر بودن اتلاف های ناشی از وادادگی[5] می باشد، برای(روشن شدن این مفهوم به بخش (7-2) مراجعه شود).

میلگردها و سیم های پیش تنیدگی کمتر بعنوان فولادهای اصلی در اعضای پیش تنیده بکار برده می شوند و مشخصات آنها را می توان در استانداردهای ASTM A421 و ASTM A722 جستجو نمود. در جداول (3-1) تا (3-6) مشخصات فولادهای پیش تنیدگی آمده است.

بخش نهم از آئین نامه جدید پلسازی آمریکا (AASHTO-89)، ضوابط بتن پیش تنیده مورد مصرف در پلسازی را بطور کامل بیان نموده است. در بند (9-3-1) از این آئین نامه، قید شده است که فولادهای مورد مصرف باید از یکی از استانداردهای زیر تبعیت نمایند:

- سیم های تنش زدائی شده، مطابق با: AASHTO M204

- کابل های 7- سیمه تنش زدائی شده، مطابق با: AASHTO M203

- میلگردهای پرمقاومت، مطابق با: ASTM A722

فولادهای پیش تنیدگی که در سه گروه فوق جای نگیرند تنها در صورتی می توانند استفاده شوند که حداقل های موجود در هر گروه را دارا باشند.

بتن مورد استفاده برای سازه های پیش تنیده اصولاً، دارای مقاومت فشاری بالاتری نسبت به اعضای بتن آرمه معمولی می باشد. حدود مقاومت فشاری برای نمونه 28 روزه استوانه ای استاندارد ASTM برای اعضای پیش تنیده در حدود 280 تا 560 kg/cm² است، در صورتیکه برای اعضای معمولی بتن آرمه حدود این مقاومت مشخصه، در محدوده 210 تا 280 kg/cm² می باشد. استفاده از بتن با مقاومت بالا در اعضای پیش تنیده می تواند دارای مزایای مختلفی باشد. که برخی از آنها به قرار زیر است:

1- عمده ترین مزیت بتن پیش تنیده پوشش دادن به دهانه های بزرگ می باشد، در چنین دهانه هائی بار مرده بخش عمده ای از بارهای طراحی را تشکیل می دهد. با بکارگیری مقاومت بالاتر می توان اعضای ظریف تری طراحی نموده و به طرح اقتصادی تری دست یافت.

---

آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیدهطرح توجیهی آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیدهدانلود آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیدهعمرانآنالیزپیش تنیدگیمیلگردهاطراحی اعضای خمشی پیش تنیدهدانلود طرح توجیهیپروژه دانشجوییدانلود پژوهشدانلود تحقیقپایان نامهدانلود پروژه

آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی بر اساس (CFD)

نتایج مدلهای فیزیکی درصورتیکه شرایط مدل به خوبی ایجاد گردد قابل قبول می‌باشد اما یکی از مشکلات مدلهای فیزیکی درپروژه های مهندسی مدت زمانی است که طول می کشد تا نتایج مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گیرد به طوریکه ممکن است ماهها و یا دربرخی از موضوعات هیدرولیکی مانند بررسی میزان کاوتیاسیون سالها طول بکشد ویا اینکه یک محقق برای بررسی مدل فیزیکی گزین

دسته بندی	عمران
بازدید ها	0
فرمت فایل	doc
حجم فایل	3098 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	147

فروشنده فایل

کد کاربری 2106

تمام فایل ها

آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی بر اساس (CFD)

مقدمه

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

به عنوان مثال درطراحی بدنه خودرو اگر یک محقق عکس العمل یا رفتار هوا نسبت به خودرو را درسرعت های بالا درنظر نگیرد باعث مشکلات عدیده ای خواهد شد بطوریکه دراین حالت ضریب بازدارندگی افزایش و درنتیجه نیروی بازدارندگی نیز افزایش می یابد و اتومبیل برای رسیدن به یک سرعت مناسب بایستی نیروی بیشتری راتولید کند که در نتیجه باعث افزایش مصرف سوخت و سایر مشکلات خواهدشد. اما امروزه کارشناسان با شناخت رفتار و عکس العمل هوا نسبت به بدنه خودرو به این نتیجه رسیده اند که بایستی بدنه خودروها حالت آیرودینامیکی داشته باشد تا با مشکلات ذکر شده مواجه نشوند.

لذا شناخت پدیده و عکس العمل آن نسبت به مسائل مختلف در امور مهندسی امروزی مانند هوا و فضا، هیدرولیک، سیالات و ... از اهمیت قابل توجهی برخودار است. دربرخورد مهندسان با مسائل و موضوعات هیدرولیکی مشخص بودن چگونگی رفتار سیال کمک بسیار زیادی را در طراحی هرچه دقیق تر پروژه ها می‌نماید. حل برخی از مسائل هیدرولیکی با روشهای حل تحلیلی امکان پذیر می باشد اما ممکن است دربرخی از موضوعات، حل تحلیلی کمک قابل توجهی را به یک محقق ننماید لذا بایستی ازحل عددی برای بررسی چگونگی رفتار سیال استفاده کرد. یکی از مسائل مهمی که کارشناسان هیدرولیک بایستی با آن آشنا باشند نحوه رفتار جریان برروی سرریزهای سازه های آبی می باشد. یکی از راه های شناخت رفتار جریان برروی سرریز استفاده از مدلهای فیزیکی می باشد.

نتایج مدلهای فیزیکی درصورتیکه شرایط مدل به خوبی ایجاد گردد قابل قبول می‌باشد. اما یکی از مشکلات مدلهای فیزیکی درپروژه های مهندسی مدت زمانی است که طول می کشد تا نتایج مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گیرد به طوریکه ممکن است ماهها و یا دربرخی از موضوعات هیدرولیکی مانند بررسی میزان کاوتیاسیون سالها طول بکشد ویا اینکه یک محقق برای بررسی مدل فیزیکی گزینه های مختلف با محدودیت زمانی مواجه باشد. ساخت مدل فیزیکی و تجزیه و تحلیل نتایج آن هزینه قابل توجهی را درپی دارد لذا دربحث هزینه وزمان ممکن است که یک محقق امکان استفاده از مدلهای مختلف فیزیکی را برای بررسی دقیق تر نتایج نداشته باشد. دربرخی از پدیده ها و موضوعات مهندسی امکان استفاده از مدل فیزیکی نمی باشد به عنوان مثال مدلسازی محیطی با درجه حرارت 4000 درجه به بالا ممکن است بسیار سخت و یا امکان پذیر نباشد. لذا استفاده از حل عددی مسائل کمک شایانی را به یک محقق می نماید تا به بررسی موضوع بپردازد. به طوریکه می توان با کمترین هزینه ودرکمترین زمان گزینه های مختلفی را بررسی کرد.

همانطور که 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 طوریکه اگر فشار ایجاد شده برروی تاج سرریزهای اوجی کمتر از فشار اتمسفر گردد، فشار منفی برروی سرریز که برای دبی های بیشتر از دبی طراحی اتفاق می افتد باعث پدیده کاوتیاسیون می گردد بطوریکه این پدیده خسارات جبران ناپذیری را برای بسیاری از سازه های آبی به بار آورده است. ازجمله سازه های آبی که با این پدیده روبرو هستند می توان به سرریز سد شهید عباسپور اشاره کرد که برای دبی های بیشتر از دبی طراحی، مشکلاتی برای سرریز این سد ایجاد شده است. همچنین می توان به سد انحرافی گرمسار اشاره کرد که تاج سرریز آن دچار خوردگی و کاویتاسیون 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 آنجائیکه 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 کاویتاسیون 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 کرد.

روش انجام کار بدین گونه می باشد که ابتدا بایستی مدل تاج سرریز توسط یک نرم افزار پیش پردازنده مدلسازی گردد نرم افزاری پیش پردازنده Fluent نرم افزار gambit می باشد که از قابلیت های خوبی برای شبکه 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، هیدرولیک 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 کارگرفته شده دراین نرم افزار شرح داد شده است و نقشه ها و اطلاعات کلی 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 که دراین فصل به بررسی اشکال بدست آمده پرداخته شده است و درفصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات مربوط به این تحقیق ارائه شده است.

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

شبیه‌سازی عددی از جمله تکنیکهایی است که معادلات انتقال حاکم را با معادلات جبری جایگزین کرده و یک توصیف عددی از پدیده‌ها را در فضا و یا دامنه‌های محاسباتی فراهم می‌کند. صرف نظر از طبیعت مسئله شبیه‌سازی عددی مستلزم داشتن مهارت کافی در زمینه‌های مربوطه از جمله محاسبات عددی می‌باشد.

تمام مهندسان از یکی از سه روش تجربی، حل دقیق و حل عددی برای یافتن مقادیر کمیتهای مسائل تعریف شده استفاده می‌کنند. شبیه‌سازی عددی روشی مناسب برای ارائه کمیتهای معادلات انتقال می‌باشد. معمولاً در روشهای عددی مسائل بصورت سعی و خطا و با تکرار بسیار زیاد حل می‌شود. بدیهی است که انجام این کار تنها با استفاده از کامپیوتر امکان پذیر است. پیشرفت تکنیکهای حل عددی و گسترش دامنه کاربرد آن برای مسائل پیچیده‌تر با پیشرفت فناوریهای سخت افزاری و نرم‌افزاری ارتباطی مستقیم دارد. استفاده از ابرکامپیوترها و پردازشگرهای موازی در شبیه‌سازی عددی، مثال بارزی برای اثبات این ادعا است.

CFD چیست؟

CFD یا همان دینامیک سیالات محاسباتی یک تکنیک شبیه‌سازی مجازی است. با استفاده از CFD می‌توان یک جریان را بطور کامل شبیه‌سازی کرد. در شبیه‌سازی جریان به روش CFD لازمست که مراحل زیر به ترتیب اجراء شود.

1- مدلسازی فیزیکی.

2- تولید شبکه محاسباتی مناسب.

3- مدلسازی فیزیکی.

4- مدلسازی ریاضی.

5- تعیین شرائط مرزی و اولیه.

6- تعیین استراتژی حل.

7- آنالیز.

8- تهیه گزارش1.

در استفاده روش CFD نه تنها رفتار جریان پیشگوئی می‌گردد، بلکه انتقال حرارت یا جرم، تغییر فاز، واکنشهای شیمیایی، جریانهای چند‌فازی، حرکتهای مکانیکی (همانند حرکت پره‌های پمپ) و خیلی مسائل دیگر مربوط به سیال را نیز می‌توان شبیه‌سازی کرد. البته باید توجه داشت که برای هر مسئله خاص از معادلات حاکم مربوطه و نیز معادلات اسکالر اضافی، استفاده می‌شود.

سه دلیل عمده در بکارگیری از روش CFD وجود دارد. اولین دلیل بینش2 است. سیستمها و دستگاه‌های متعددی وجود دارد که ساخت آنها با پیچیدگیهای متعددی همراه است. در تمامی شبیه‌سازی جریان به روش CFD می‌توان تمام جزئیات جریان و همچنین آشکارسازی جریان را پوشش داد که با استفاده از روشهای دیگر تقریباً غیر ممکن است. به این ترتیب با استفاده از CFD می‌توان به بینش و بصیرت کافی و همچنین شناخت بیشتر در سیستم یا دستگاه طراحی شده دست یافت ]4[. دلیل دوم دوراندیشی است3 . از آنجا که CFD رفتار جریان را پیشگوئی می‌کند، لذا با تغییر متغیرهای هندسی و یا فیزیکی طراح‌های جدید می‌توان نتایج را براحتی با استفاده از این روش پیش‌بینی کرد. بنابراین در مدت زمان کوتاهی و بدن ساخت سیستم یا دستگاه‌های نمونه می‌توان به کارایی طرح جدید پی برد. و بطور کلی بکمک CFD و با دوراندیشی دقیقتر می‌توان سریعتر و بهتر طراحی کرد ]4[. در نهایت دلیل سوم کارایی4 می‌باشد. طراحی سریعتر و بهتر موجب کاهش زمان سیکل طراحی می‌شود. بنابراین در زمان و هزینه تمام شده صرفه‌جویی می‌گردد. تولیدات سریعتر به فاز فروش می‌رسد. بهینه‌سازی‌ها و ساخت نمونه‌های جدیدتر نیز سریعتر انجام شده و در نهایت قیمت تمام شده برای محصولات کمتر می‌شود. بنابراین CFD ابزاری برای کاهش زمان سیکل طراحی و بهینه‌سازی و در نهایت افزایش کارایی صنایع درگیر است ]4[.

لازم به توضیح است، در بکارگیری از روش CFD و نیز نرم‌افزارهای مربوطه، باید از اطلاعات کافی در زمینه‌های مختلف تئوریها معادلات حاکم، مدلسازی فیزیکی و ریاضی و نیز نقاط ضعف و قوت الگوریتمهای بکار رفته برای شبیه‌سازی برخوردار بود. هرچه اطلاعات کاربران بیشتر باشد سریعتر و دقیقتر به جوابهای نهایی می‌رسند. بطور کلی هر چه به نرم‌افزار و تئوریهای استفاده شده در آنها بیشتر آگاهی داشت می‌توان از نرم‌افزار استفاده بهتری کرد.

نقش CFD در دنیای فناوری مدرن

شبیه‌سازی عددی جریان بعنوان یک ابزار غیر قابل انکار در مهندسی بکار رفته که بر اساس قوانین مبتنی بر دانش آزمایشگاهی و تحلیلی استوار است. بمنظور دستیابی به تمام جزئیات فیزیکی یک جریان، شبیه‌سازی جریان با توانایی حل معادلات حاکم با تمام پیچیدگیها در اواخر دهه شصت میلادی شکل گرفت و خیلی سریع به ابزاری محبوب و قابل اعتماد در آنالیزهای مهندسی تبدیل شد. امروزه شبیه‌سازی عددی دامنه وسیعی از آنالیزهای مهندسی را پوشش داده است.

یکی از اصلی‌ترین کاربردهای CFD مربوط به آزمایشهای تونل باد و مطالعات احتراق می‌باشد. استفاده از CFD موجب کاهش قابل توجه هزینه‌های تمام شده نسبت به تستهای تونل باد می‌گردد. محاسبه پارامترهای آئرودینامیکی مربوطه به طراحی‌های مقدماتی بسیار ارزانتر از محاسبه این پارامترها با استفاده از تستهای تونل باد تمام می‌شود. بهمین منظور در صنایع هواپیمایی تمام محاسبات پارامترهای جریان برای طراحی‌های مقدماتی وسایل پرنده جدید از طریق CFD بدست می‌آید و از نتایج تستهای تونل باد تنها در فاز نهایی طراحی و طراحی‌های تفصیلی استفاده می‌شود. علاوه بر این در شبیه‌سازی عددی جریانها، تمام جزئیات مربوط به میدان جریان را می‌توان محاسبه کرده و مشاهده نمود حال آنکه تحقق این امر با استفاده از کارهای آزمایشگاهی اگر امری غیر ممکن نباشد اما بسیار پر هزینه و طولانی مدت خواهد بود. بعنوان مثال برای تعیین ضریب فشار روی یک سطح بال هواپیما، در روش CFD هیچ‌ گونه محدودیت و مشکل پیچیده‌ای وجود ندارد حال آنکه در روش تستهای تونل باد هزینه و مدت زمان ساخت مدل مورد نیاز بسیار گرانقیمت و طولانی می‌باشد. همچنین تعداد نقاط تعبیه شده روی بال نیز محدود می‌باشد. علاوه بر موارد یاد شده در بسیاری از مسائل مهندسی انجان آزمایشهای توأم با واکنشهای شیمیایی (که در بسیاری موارد گازهای سمی حاصل واکنش شیمیایی می‌باشد) و جریانهای همراه با حرارت بسیار بالا از پیچیدگیهای بسیار زیادی برخوردار است در صورتیکه در شبیه‌سازی عددی برای حل اینگونه مسائل مشکلات یاد شده مشاهده نمی‌گردد. همچنین در برخی مطالعات سیالاتی تمایل بر اینست که جریان ایده‌ال در نظر گرفته شود (نظیر جریان آشفته دو بعدی) که شبیه‌سازی این موارد براحتی در CFD امکان پذیر است.

با تمام موارد یاد شده سئوال اصلی در مورد CFD اینست که تا چه اندازه شبیه‌سازی جریان در CFD دقیق بوده و می‌توان به آن اعتماد کرد و اینکه چگونه می‌توان به صحت نتایج حاصل از CFD پی برد. باید توجه داشت که خطا در شبیه‌سازی جریان در CFD غیر قابل انکار است. خطاهای ناشی از مدلسازی ریاضی و گسسته‌سازی معادلات حاکم و تبدیل آنها به معادلات جریان همواره وجود دارد. همچنین خطای گرد کردن مقادیر محاسبه شده بوسیله سخت‌افزار اجتناب ناپذیر است. اما درصورتیکه جریان بدرستی در CFD شبیه‌سازی گردد این خطاها به هیچ عنوان موجب نمی‌شود که نتایج بدست آمده خطای زیادی داشته باشد. در الگوریتمهای جدید بهمراه شبکه‌بندی مناسب بیشترین خطا برای بحرانی‌ترین پارامترها به کمتر از پنج درصد می‌رسد. بهرحال ظهور انواع نرم‌افزارهای CFD و نیز گسترش فعالیتهای تحقیقاتی در این زمینه نشان می‌دهد که CFD ابزاری مناسب و قابل اعتماد برای شبیه‌سازی جریان است.

برای تعیین صحت نتایج بدست آمده از CFD، برای هر رژیم جریان ابتدا باید یک نمونه تست شده بوسیله آزمایش را بعنوان مرجع در نظر گرفت. سپس با آنالیز جریان به روش CFD، حالت بهینة شبیه‌سازی را بدست آورد. در نهایت برای تمام رژیمهای جریان مشابه، از راهکار بهینة یافته شده، استفاده کرد. باید توجه داشت که برای حل میدان جریان مربوط به هر مسئله، لازمست که نتایج بدست آمده مستقل از شبکه محاسباتی تولید شده باشد.

با تائید صحت نتایج بدست آمده به روش CFD، این روش به یک روش سریع و اقتصادی در صنعت تبدیل شده است. امروزه در صنایع مختلفی همچون صنایع هواپیمایی، کشتی‌سازی، خودروسازی، تأسیسات، پتروشیمی، عمران و غیره، CFD بعنوان یک ابزار کاربردی در کشورهای صنعتی بشمار می‌رود. نرم‌افزارهای بسیاری برای شبیه‌سازی رژیمهای مختلف جریان در کشورهای مختلف طراحی و توسعه یافته است.

امروزه استفاده از روشهای عددی در محاسبات کامپیوتری اهمیت زیادی داشته و به عنوان ابزاری کارآمد در طراحی وسایل مهندسی به کار می‌رود. علم دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به صورت یک ابزار توانا برای تحلیل رفتار جریان سیال و انتقال حرارت در سیستمهای با هندسه ناموزون و معادلات حاکم پیچیده برای محققان و مهندسان در آمده و در دهه گذشته پیشرفت چشمگیری داشته است. در دهه 1980 حل مسایل جریان سیال توسط روش CFD، موضوع حوزه تحقیق بسیاری از محققان فوق دکتری،‌دانشجویان دکتری و یا متخصصان شبیه‌سازی که چندین سال به طور اصولی دوره دیده‌اند، در آمده و نرم‌افزارهای تجاری زیادی به وجود آمده است. نرم‌افزارهایی که در حال حاضر در بازار موجود است، ممکن است بسیار قوی باشند، اما عملکرد آنها هنوز نیازمند یک مهارت و درک بسیار بالا از سوی کاربر می‌باشد، تا نتایج قابل قبولی در حالتهای پیچیده به دست آید. در حالی که نرم‌افزارهای تجاری CFD بر اساس المان محدود اخیراً رو به ضعف و زوا می‌باشند، بازار به طور مستمر در اختیار جهار نرم‌افزار PHOENICS، FLOW3D، STARCD، FLUENT قرار گرفته است که اساس کار همه آنها پایه روش حجم محدود می‌باشند، دقت این نرم‌افزاها توسط محققان زیادی مورد تایید قرار گرفته است. پیچیدگی معادلات حاکم بر مساله تاثیر متقابل محدودیت استفاده از دستگاههای اندازه‌گیری در بسیاری از کاربردهای علمی، از جمله دلایلی هستند که استفاده از روشهای تحلیلی و آزمایشگاهی را در مقایسه با روشهای عددی محدود می‌کند.

گرچه منابع و نوشته‌های متعددی درباره تحلیل محسابات ترموفلوید وجود دارد. اما افراد تازه‌کار در این زمینه امکانات کافی ندارند. دانشجوی کارشناسی ارشد و بالاتر محقق و مهندس مجری یا باید در لابلای مقالات و مجلات کاوش کند، یا به اصول مقدماتی ارایه شده در کتابهای آنالیز عددی بسنده نماید. پیشرفت یا شکست یک فعالیت محاسباتی را اغلب نکات ظریف آن معین می‌کند، در حالی که جزئیات کار که من انجام محاسبات توسط گروههای محاسب موفق آموخته می‌شود،‌ بندرت در نوشته‌های آنها دیده می‌شود. یک نتیجه هم این است که بسیاری از محققین یاکار محاسباتی خود را بعد از پیگیری ماههای زیاد بی‌نتیجه رها می‌کنند، یا طی یک برنامه بی‌ثمر تا انتها به کاوش خود ادامه می‌دهند.

اهمیت انتقال حرارت و جریان سیال

اهمیت نقش این فرآیندها همواره در زندگی ما و بسیاری از کاربردهای عملی مشاهده می‌شود. تقریباً تمام روشهای تولید توان شامل جریان سیال و انتقال حرارت به عنوان فرآیندهای اصلی می‌باشند. همچنین فرآیندها در گرمایش و تهویه مطبوع ساختمان نقش اساسی دارند،‌ در بخش‌های مهمی از صنایع شیمیایی و متالوژی شامل قسمتهایی همچون کوره‌ةا، مبدلهای حرارتی، کندانسورها و راکتورهای فرآیندهای ترموفلوید به کار گرفته می‌شوند. اساس کار هواپیماها و راکتها مدیو جریان سیال، انتقال حرارت و فعل و انفعال شیمیایی می‌ باشد. در طراحی ماشینهای الکتریکی و مدارهای الکترونیکی، اغلب انتقال حرارت و فعل و انفعال شیمیایی می‌باشد. در طراحی ماشینهای الکتریکی و مدارهای الکترونیک، اغلب انتقال حرارت عامل محدودکننده می‌باشد. آلودگی محیط زیست اکثراً ناشی از انتقال حرارت و جرم می‌باشد، همچنین این عوامل در ایجاد طوفانها، سیلابها و آتش سوزیها نقش دارند. در مقابل حرارت و جرم می‌باشد، همچنین این عوامل در ایجاد طوفانها، سیلابها و آتش‌سوزیها نقش دارند. در مقابل تغییر شرایط جوی، بدن انسان به وسیلله انتقال حرارت و جرم درجه حرارتش را کنترل می‌نماید. به نظر می‌رسد فرآیندهای انتقال حرارت و جریان سیال به تمام جنبه‌ةای زندگی ما سرایت کرده است.

متدهای شبیه سازی

پیشگویی فرآیندهای انتقال حرارت و حرارت و جریان سیال به وسیله دو رشو اصلی انجام می‌شود: تحقیق آزمایشگاهی و محاسات تئوری.

اطلاعات دقیق در مورد یک فرآیند فیزیکی غالباً توسط اندازه‌گیری عملی به دست می‌آید. تحقیق آزمایشگاهی انجام شده درمورد یک دستگاه که اندازه‌هایش عیناً‌اندازه‌های دستگاه اصلی باشد، جهت پیشگویی چگونگی کار نسخه‌های مشاه از دستگاه مذکور تحت همان شرایط استفاده می‌شود،‌اما در بیشتر حالتها انجام چنین آزمایشهایی به علت بزرگ بودن اندازه‌های دستگاه، بسیار گران و اغلب غیرممکن است،‌لذا آزمایشها روی مدلهایی با اندازه‌هایی در مقیاس کوچکتر انجام می‌شود، ‌هر چند اینجا‌ هم نسئله بسط دادن اطلاعات به دست آمده از نمونه کوچکتر همیشه تمام جنبه‌های دستگاه اصلی را شبیه‌سازی نمی‌کنند و غالباً جنبه‌های مهم مانند احتراق از آزمایشهای مربوط به مدل حذف می‌شوند. این محدودیتها، مفید بودن نتایج آزمایش را بیشتر کاهش می‌دهند، بالاخره، باید به خاطر داشت که در بسیاری از حالتها، ‌مشکلات جدی اندازه‌گیری وجود داشته و وسایل اندازه‌گیری نیز عاری از خطا نمی‌باشند.

یک پیشگویی تئوری حداکثر استفاده را از نتایج مدل ریاضی خواهد برد و در مقایسه با آن نتایج تجربی را مورد استفاه کمتری قرار می‌دهد. برای فرآیندهای فیزیکی مورد نظر ما اصولاً مدل ریاضی عبارت است از یک سری معادلات دیفرانسیل اگر قرار بود از روشهای ریاضیات کلاسیک درحل این معادلات استفاده شود امکان پیشگویی برای بسیاری از پدیده‌های سودمند وجود نداشت. با کمی توجه به یک متن کلاسیک درباره انتقال حرارت یا مکانیک سیالات مشخص می‌شود که فقط برای تعداد اندکی از مسایل عملی می‌توان به معادلات غیرجبری،‌ مقادیر ویژه و غیره می‌باشند. به طوری که ممکن است، حل عددی آنها کار ساده‌ای نباشد. خوشبختانه، توسعه متدهای عددی و در دسترس بودن پردازشگر‌های بزرگ این اطمینان را به وجود آورده است،‌که تقریباً‌برای هر مساله عملی بتوان از مفاهیم یک مدل ریاضی استفاده کرد.

امتیازات یک محاسبه تئوری

هزینه کم

مهمترین امتیاز یک پیشگویی محاسباتی هزینه پایین آن است. در بیشتر کاربرده، هزینه به کاربردن یک برنامه‌کامپیوتری به مراتب کمتر از مخارج تحقیق آزمایشگاهی مشابه می‌باشد، این عامل وقتی که وضعیت فیزیکی مورد مطالعه بزرگ و پیچیده‌تر می‌شود اهمیت بیشتری پیدا می‌کند و در حالی که قیمت بیشتر اقلام در حال زیاد شدن است، هزینه‌های محاسبات در آینده احتمالاً کمتر خواهد بود.

سرعت یک تحقیق محاسبه‌ای می‌تواند با سرعت قابل ملاحظه‌ای انجام شود،‌طراح می‌تواند مفاهیم صدها ترکیب از حالتهای مختلف را در کمتر از یک روز مطالعه کرده طرح بهینه را انتخاب نماید. از طرف دیگر بسادگی می‌توان تصور کرد رسیدگی یا تحقیق آزمایشگاهی مشابه نیاز به زمان زیادی خواهد داشت.

اطلاعات کامل

حل کامپیوتری یک مسئله اطلاعات کامل و جزئیات لازم را به ما خواهد داد و مقادیر تمام متغیرهای مربوطه (مانند سرعت، فشار، درجه حرارت، تمرکز نمونه‌های شیمیایی، شدت توربولانس) را در سراسر حوزه مورد علاقه به دست می‌دهد. بر خلاف شرایط نامطلوبی که ضمن آزمایش پیش بینی می‌آید، مکانهای غیرقابل دسترس در یک کار محاسباتی کم بوده و اغتشاش جریان به علت وجود میلهای اندازه‌گیری در آن وجود ندارد. بدیهی است از هیچ بررسی آزمایشگاهی نمی‌توان انتظار داشت تا چگونگی توزیع تمام متغیرها را روی تمام میدان اندازه بگیرد. بنابراین، حتی وقتی یک کار آزمایشگاهی انجام می‌شود، بسیار با ارزش خواهد بود که جهت تکمیل اطلاعات آزمایشگاهی حل کامپیوتری همزمان با آن به دست آید.

توانایی شبیه سازی شرایط واقعی

در یک محاسبه تئوری، چون شرایط واقعی به آسانی می‌توانند شبیه سازی شوند، نیازی نیست به مدلهای با مقیاس کوچک و یا با ریان سرد متوسل شویم. برای یک برنامه کامپیوتری،‌داشتن ابعاد هندسی بسیار بزرگ یا خیلی کوچک، به کار بردن درجات حرارت خیلی کم یا بسیار زیاد، عمل کردن با مواد سمی یا قابل اشتعال،‌تعقیب فرآیندهای بسیار سریع یاخیلی آهسته مشکل مهمی را ایجاد نمی‌کند.

توانایی شبیه‌سازی شرایط ایده‌آل

گاهی اوقات یک متد پیشگویی برای مطالعه یک پدیده پایه استفاده می‌شود، تا یک کاربرد پیچیده مهندسی، برای مطالعه پدیده، شخص توجهش را روی تعداد کمی از پارامترهای اصلی متمرکز کرده و تمام جنبه‌های دیگر را حذف می‌کند. بدین ترتیب، شرایط ایده‌آل زیادی ممکن است بهعنوان شرایط مطلوب مورد ملاحظه قرار گیرند،‌به عنوان مثال می‌‌توان از دو بعدی بودن، ثابت بودن جرم مخصوص، وجود یک سطح آدیاباتیک یا داشتن نرخ نامحدود فعل و انفعال نام برد،‌در یک کار محاسبه‌ای این شرایط می‌توانند به آسانی و دقیقاً‌برقرار شوند. از طرفی حتی در یک آزمایش عملی دقیق به زحمت می‌ـوان به شرایط ایده‌آل نزدیک شد.

نارساییهای محاسبه تئوری

امتیازات گفته شده در بالا به اندازه کافی مؤثر هستند که شخص را برای تحلیل کامپیوتری ترغیب نمایند. به هر حال ایجاد علاقه کورکورانه بههر علتی مطلوب نیست. لذا مفید خواهد بود که از موانع و محدودیتها نیز آگاه باشیم. همان گونه که قبلاً‌ تذکر داده شد، تحلیل کامپیوتری مفاهیم یک مدل ریاضی را مورد استفاده قرار می‌دهدا. در مقابل،تحقیق آزمایشگاهی خد واقعیت را مورد مشاهده قرار می دهد. بنابراین اعتبار مدل ریاضی مفید بودن یک کار محاسبه‌ای را محدود می‌کند. باید توجه داشت نتیجه نهایی فردی که از تحلیل کامپیوتری استفاده می کند،‌به مدل ریاضی و نیز به متد عددی بستگی دارد. به طوری که به کاربردن یک مدل ریاضی نامناسب می‌‌تواند موجب شود تا یک تکنیک عددی ایده‌آل نتایج بی ارزشی تولید نماید.

بنابراین برای بحث در مورد نارساییهای یک محاسبه تئوری، تقسیم کردن تمام مسایل عملی به دو گروه به شرح زیر مفید خواهد بود:

گروه اول: مسایلی که برای آنها یک بیان ریاضی مناسب می‌توان نوشت (مانند هدایت حرارت، جریانهای آرام، لایه‌های مرزی مغشوش ساده).

گروه دوم: مسایلی که برای آنها هنوز یک بیان ریاضی مناسب به دست نیامده است(مانند جریانهای مغشوش پیچیده، جریانهای غیر نیوتونی معین، تشکیل اکسیدهای نیتروژن در احتراق مغشوش، بعضی جریانهای دو فازی). البته اینکه یک مسئله مشخص جزو کدام گروه قرار می‌گیرد، به اطلاعات ما درباره آن بستگی خواهد داشت.

انتخاب روش

بحث درباره شایستگیهای نسبی تحلیل کامپیوتری و تحقیق آزمایشگاهی توصیه‌ای بری محاسبات کار آزمایشگاهی نیست،‌شناخت توانها و ضعفهای این دو برای انتخاب صحیح تکنیک مناسب ضروری است. بدون شک آزمایش تنها روش تحقیق دربارة یک پدیده اساس جدید است. در این حالت آزمایش هدایت می‌کند و محاسبه پیروی. درترکیب تعدادی از پدیده‌های شناخته شده و مؤثر به کار بردن محاسبه مفید تر واقع می‌شود . حتی در این شرایط نیز لازمست برای تعیین اعتبار نتایج محاسبات آنها با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه شوند. از طرف دیگر برای طرح یک دستگاه از طریق آزمایش محاسبات اولیه اغلب مک کننده بوده و اگر به تحقیقات عملی محاسبات نیز اضافه شود، معمولاً‌می‌توان از تعداد آزمایشها به مقدار قابل توجهی کاست.

بنابراین حجم مناسب فعالیت برای انجام یک پیشگوی باید ترکیب خردمندانه‌ا از محاسبات و آزمایش باشد. مقدار هر یک از این دو در ترکیب مذکور بستگی به طبیعت مسئله و اهداف پیشگوی مسایل اقتصادی و سایر شرایطی خاص وضعیت مورد نظر دارد.

یک برنامه CFD چگونه کار می‌کند؟

ساختار برنامه های CFD، روش عددی است، به طور کل سه روش مجزا برای روشهای عددی وجود داردکه عبارتند از:

تفاضل محدود، حجم محدود، روشهای طیفی

در روشهای بالا اعمال زیر انجام می‌شود:

- تقریب متغیرهای مجهول جریان،‌با استفاده از توابع ساده

- گسسته سازی با استفاده از جایگذاری تقریبها در معادلات حاکم بر جریان و سپس انجام تغییرات ریاضی و

- حل معادلات جبری

تفاوتهای اصلی میان این سه روش به روشی که در آن متغیرهای جریان تقریب می خورند و فرآیند گسسته سازی صورت می‌گیرد مربوط می‌شود.

روش حجم محدود

این روش ابتدا به عنوان یک فرمول‌بندی اختلاف محدوده ویژه توسعه و در چهار برنامه اصلی تجاری CFD مورد استفاده قرار می‌گیرد.

الگورتمهای عددی شامل مراحل زیر می‌باشند:

- انتگرال کلی از معادلات حاکم بر جریان سیال روی تمام حجمهای کنترل مربوط به میدان حل،

- گسسته سازی، شامل جایگذاری نوعی از تقریبهای اختلاف حدود برای عبارتهای داخل معادله انتگرالی می‌باشد، که فرآیندهای جریان مثال جابه‌جایی، نفوذ و چشمه‌ها را نشان می‌دهد. این عمل معادلات انتگرالی را به یک سیستم معادلات جبری تبدیل می‌کند.

- حل معادلات جبری با استفاده از یک روش تکرار.

قدم اول، یعنی انتگرال گیری از حجم کنترل، روش حجم محدود را از سایر روشهای CFD متمایر می‌کند. دیدگاه حجم محدود بقاء محلی هر خاصیت از سیال را برای هر حجم کنترل تضمین می‌کند. این رابطه روشن بین الگوریتم عددی و قاعده کلی بقاء اصل فیزیکی، یکی از جاذبه‌های اصلی روش حجم محدود را تشکیل می دهد و درک مفاهیم آن را برای مهندسین،‌خیلی ساده‌تر از روشهای عنصر محدود و طیفی برای بقاء بک متغیر جریان مهیا می‌کند. برای مثال یک مؤلفه سرعت یا آنتالپی در داخل یک حجم کنترل را،‌‌ می‌توان به صورت یک تساوی بین فرآیندهای متفاوت که منجر به افزایش یا کاهش آن می‌شود نشان داد:

نرخ تغییر در حجم کنترل نسبت به زمان =

شار خالص به دلیل جابه‌جایی به داخل حجم کنترل

+ شار خالص به دلیل نفوذ به داخل حجم کنترل

+ نرخ خالص تولید در داخل حجم کنترل

برنامه‌های CFD، شامل روشهای گسسته‌سازی مناسب، برای حل پدیده‌های انتقالی مهم، جابه‌جایی (انتقا به دلیل جریان سیال)، نفوذ (انتقال به دلیل تغییرات از نقطه‌ای به نقطه دیگر) و همچنین عبارات چشمه (همراه با تولید یا اتلاف ) و نرخ تغییر نسبت به زمان می‌باشند. همچنین پدیده‌های فیزیکی اساسی، پیچیده و غیرخطی می‌باشند بنابراین یک روش حل تکرار مورد نیاز است.

توضیح سازگاری و پایداری

فهم مناسب الگوریتم حل عددی نیز یک مسئله مهم است. سه‌ایده ریاضی در مشخص کردن کارایی یا عدم کارایی هر یک از الگوریتمها مفید است:

- همگرایی

- سازگاری

- پایداری

همگرایی، خاصیت از روش عددی برای به دست آوردن جوابی است که به حل دقیق نزدیک می‌باشد، به طور یکه فاصلة شبکه،‌اندازه حجم کنترل یا المان به صفر میل می‌‌کند. طرحهای عددی سازگار، دستگاهی از معادلات جبری را ایجاد می‌کند، که می‌توان نشان داد با معادله حاکم اصلی زمانی که فاصله شبکه به سمت صفر میل می‌کند،‌معادل می‌باشد. پایداری در روش عددی با میرایی خطاها همراه می‌باشد. اگر یک روش پایدار نباشد، حتی با گرد کردن خطاها در داده‌های اولیه، می‌تواند موجب واگرایی یا نوسانات زیاد گردد.

سایت‌های مورد مطالعه:

در گردآوری مطالب و موضوعات مرتبط با این پایان‌نامه از آرشیو سازمان آب منطقه‌ای تهران و شرکت مهندسین مشاور مهاب قدس استفاده شده است همچنین از مطالب علمی و مقالات سایت‌های اینترنتی مرتبط با این پایان‌نامه استفاده شده است که به شرح زیر می‌باشند:

1- WWW.CFD spillway

2- WWW.Fluent

3- WWW. CFD

فصل دوم

تاریخچه

تاریخچه

در انتهای قرن بیستم توسعه فرم معادلات برای حل دقیق به بلوغ نسبی رسید. اما مشخص شد که هنوز معادلات بیشماری از مسائل طبیعی وجود دارد که حل کردن آن بطور تحلیلی غیر ممکن است. این موضوع باعث پیدایش و توسعه راهکارهای حل نیمه دقیق از یک طرف و شبیه‌سازی عددی (حل عددی) از طرف دیگر شد. تکنیکهای حل نیمه دقیق که بطور گسترده در دینامیک سیالات بکار گرفته می‌شود، در مواردی نظیر روشهای اغتشاشی، تقریب تشابه، روش انتگرالی برای محاسبه لایه مرزی و همچنین روش مشخصه‌ها در جریانهای تراکم‌پذیر غیر لزج کاربرد دارد. در مقابل تکنیکهای حل عددی برای حل مسائل میدان جریان بکار می‌رود.

روش حل عددی تفاضل محدود1 بعنوان اولین تکنیک حل عددی می‌باشد که توسعه یافته است. اگرچه این روش نسبت به سایر روشهای عددی ساده‌تر است اما محدودیتهای بسیاری برای استفاده از این روش در دوران قبل از جنگ جهانی دوم که محاسبات بصورت دستی انجام می‌گرفت، وجود داشت. بنابراین حتی مسائل خطی درگیر با عملگرهای نیمه هارمونیک و لاپلاسین نیز بصورت سعی و خطا و با استفاده از روشهای ریلکسیشن انجام می‌شد. اولین بار ساوت‌ول2 یک روش ریلکسیشن مناسب برای محاسبات دستی را ارائه کرد. در این روش که باقیمانده‌های معادلات حاکم در تمام نقاط شبکه دامنه محاسباتی، بدست می‌آید، در ابتدا مقادیر متغیر متناظر با مکانهایی که بزرگترین باقیمانده‌ها را دارا می‌باشد، تخفیف می‌یابد. تا زمان ظهور کامپیوترهای دیجیتال، روش ساوت‌ول مناسب‌ترین روش برای حل متغیرهای انتقال حرارت و مسائل جریان سیال بود. روش دیگر ریلکسیشن که کاربرد بسیاری داشت، روش SOR3 فرانکل بود.

برای مسائل سازه‌ای درگیر با روشهای الاستیک، رایتز4 روش مرتبط با تقریب تابع پتانسیلی (کار مجازی) در ترمهای توابع تجربی با ضرائب نامشخص را توسعه داد. این ضرائب نامشخص با کمینه کردن تابع پتانسیلی ارزیابی می‌شد. محدودیت اصلی این روش آن بود که توابع تجربی نیازمند آنست که شرائط مرزی مسئله ارضاء شود. کورانت در سال 1943 با گسسته‌سازی قلمرو فیزیکی به المانهای مثلثی و با فرض خطی بودن توابع تجربی روی هر المان، روش رایتز را بطور قابل توجهی بهبود بخشید. با استفاده از این روش ابتکاری دیگر نیازی نبود که تمام توابع تجربی شرائط مرزی را اصلاح کند ]1[. یکی کردن این روشها موجب پیدایش روش المان محدود5 توسط کلاو6 در سال 1960 شد.

تکنیکهای حل عددی در بحث دینامیک سیالات بخصوص دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بهمین علت از همان ابتدای پیدایش تکنیکهای حل عددی، کاربرد آنها در CFD همواره مد نظر قرار داشت. یکی از ساده‌ترین مسائلی که برای اولین بار با استفاده از کامپیوترهای دیجیتال حل شد، شبیه‌سازی جریان لزج در رینولدز کمتر از 1000 بود. اینکار توسط فرام و هارلو7 با استفاده از روش صریح پیشرو زمانی تفاضل محدود در لس-آلاموس انجام شد. بعدها از روش ایندو دانشمند توسط تومن و سزوسیک8 برای جریان روی استوانه و ریمون و چنج9 برای حل جریان یکنواخت روی کره استفاده شد. حل پایای معادلات ورتیسیته-تابع جریان توسط هاملیک و همکاران10 و با استفاده از روش SOR انجام شد. یک روش ضمنی گام زمانی برای جریانهای لزج توسط پیرسون1 ارائه شد. این روش براساس روش ADI‌2 پیشنهادی توسط پیسمن-راچفورد3 توسعه یافت.

در دهه‌های پنجاه و شصت قرن بیستم در زمینه شبیه‌سازی جریانهای تراکم‌پذیر غیر لزج گامهای مؤثری برداشته شد. پدیده شاک با استفاده از تکنیک لکس4 و با بکارگیری فرم بقائی معادلات بررسی شده و در این رابطه چندین روش نیز ارائه شد. از جملة این روشها می‌توان به روش تفاضل محدود PIC5 اشاره کرد. در سال 1960 دقت مرتبه دوم روش تفاضل محدود برای شبیه‌سازی بهتر پدیده شاک توسط لکس و وندروف6 پیشنهاد شد. بعدها این روش برای توسعه روش مک کورمک مورد استفاده قرار گرفت. برای بررسی شاکهای متحرک، روشهای شاک فیتینگ پیشنهاد گردید و بمنظور شبیه‌سازی جریانهای مافوق صوت حول اجسام مختلف بکار گرفته شد. حتی امروزه از بعضی از این روشها نیز استفاده می‌شود.

در اوایل روشهای حل مربوط به جریانهای تراکم ناپذیر لزج، تنها ورتیسیته و توابع جریان را محاسبه می‌کرد. اما در اواخر دهه شصت حل مستقیم پارامترهای اصلی جریان نظیر مؤلفه‌های سرعت و فشار نیز آغاز شد. کارهای بنیادین در این زمینه توسط هارلو-ولچ7 و هارلو-آمسدن8 در لاس آلاموس انجام شد. این محققان روشهای انتقالی صریح همچون MAC و SMAC را ارائه کردند. برپایه مفاهیم بکارگرفته شده در این مطالعات، فرمولاسیون ضمنی مناسبی برای بدست آوردن متغیرهای اصلی جریان توسط پتنکار و اسپالدینگ9 توسع یافت. برهمین اساس الگوریتمهای شناخته شده‌ای نظیر SIMPLE و الگوریتمهای بهبود یافته‌تری نظیر SIMPLER و SIMPLEC توسع یافته که می‌تواند طیف گسترده‌ای از جریانهای تراکم‌ناپذیر را شبیه‌سازی کند. این روشهای ضمنی از مزایای قابل توجهی نسبت به الگوریتمهای صریح برخوردار است. بعنوان مثال در الگوریتمهای ضمنی هیچ‌گونه محدودیتی در مورد مقدار گام زمانی از نقطه نظر پایداری وجود ندارد.

در اواخر دهه هفتاد و اوایل دهه هشتاد مهمترین مسئله قابل توجه، شبیه‌سازی جریان در انواع هندسه‌های مختلف بود. روشهای گوناگونی برای انتقال هندسه‌های پیچیده به هندسه‌های ساده پیشنهاد گردید که مهمترین آنها در یک کتاب و توسط تامسون، وارسی و مستین10 گردآوری شده است. در سالهای اخیر، بالیگا و کاورکرز11 روش حجم محدود براساس12 روش المان محدود را بنا نهادند که بعلت حل انتگرالی معادلات براحتی برای هر هندسه دلخواهی قابل استفاده است. تحقیقات بیشماری در زمینه روشهای حجم محدود و المان محدود و کاربرد آنها در دینامیک سیالات انجام گرفته تا دینایمک سیالات محاسباتی را به ابزاری قدرتمند و قابل اعتماد برای شبیه انواع رژیمهای جریان تبدیل کند ]3[.

در استرالیا در اوایل دهه 1950 و 60 اکثر سدها و مجراهای سرریز آب برای مقابله با سیل‌های طراحی، ساخته شده بودند. از آن پس اطلاعات هیدرولوژیکی دیگری جمع‌آوری و بررسی شدند. به طور کلی فهمیده شد که PMFهای اصلاح شده برای آب‌ریزها افزایش یافته‌اند. برای انتخاب بهترین طرح، بسیاری از مالکان سدها باید باصرفه‌ترین روش را برای بررسی چگونگی جریان مجراهای سرریز آب در صورت آمدن سیل شدید را در نظر بگیرند. تا آن زمان استفاده‌ از مدل مقیاس تنها روش بررسی بود. هم‌اکنون استفاده‌ از روش‌های عددی مانند بررسی دینامیک مایع کامپیوتری به خاطر هزینة پائین و زمان کم آماده شدن آن جالب هستند و نتایج از حوزة جریان به دست می‌آیند نه از مناطق کنترل شدة خاص. هم اکنون پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی نرم‌افزار و سخت‌افزار کامپیوتر حاکی از آن است که استفاده‌ از تکنیک CFD برای بررسی جریان روی مجراهای سرریز آب امکان‌پذیر است. از جمله مشکلات اولیه حرکت چشمه‌ها یا شبکه‌ها برای ردیابی سطح آب و به دست آوردن محلولی هم‌گن بود. این روزها کدهای CFD کارآمدتر، می‌توانند در سه بـُعد، معادله‌های Navier-Stroke و محاسبات سطح آزاد را به صورتی پیشرفته حل کنند. تعریف کردن هندسة پیچیده و شبکه‌سازی سه بـُعدی ساده‌تر شده است. بسیاری از کدهای CFD می‌توانند اطلاعات هندسی را از نرم‌افزار مهندسی مجهز به کامپیوتر بگیرند. زمانی که در استرالیا برای اولین بار از تکنیک بررسی مجرای سرریز آب استفاده‌ شد، لزوم بررسی اعتبار آن ضروری بود. اصول اساسی و مقدماتی کنترل و تأیید شبیه‌سازی CFD توسط صنایع هوایی انجام شد. ارتباط بین دنیای واقعی، مدل ریاضی و مدل کامپیوتری بررسی و پایه‌ریزی شد. توصیه‌های موجود در رهنمون‌های فضایی برای مدل‌سازی CFD ساختارهای هیدرولیک هم کاربرد دارند. باید به این نکته توجه شود که حتی یک مدل هیدرولیکی درجه‌بندی فیزیکی فقط نمایش ریاضی ساختار واقعی است. این پایان‌نامه با توصیف کردن پیشینة کلی مدل‌سازی CFD و به خصوص دنبال کردن مسیر جریانات سطح آزاد برای شبیه‌سازی مجراهای سرریز آب آغاز می‌شود. سپس پروسة تأیید کردن با بررسی نمای مجرای سرریز آب Ogee زیر سطوح مختلف سیل به صورت 2 بـُعدی و سه‌بـُعدی توصیف می‌شود. نتایج به دست آمده با اطلاعات منتشر شده مقایسه شدند تا از مدل‌سازی CFD در مطالعات آتی با اطمینان خاطر استفاده‌ شود. درنهایت چند مطالعة موردی برای نشان دادن کارایی این تکنیک بررسی، نشان داده می‌شود. برای اطمینان حاصل کردن از صحیح بودن نتیجة شبیه‌سازی، هر مطالعة موردی با استفاده‌ از اطلاعات موجود و در صورت امکان با استفاده‌ از تست‌های مدل هیدرولیک فیزیکی قبلی تأیید می‌شود.

آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی بر اساس (CFD)طرح توجیهی آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی بر اساس (CFD)دانلود آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی بر اساس (CFD)عمرانمدلسازی فیزیکیآنالیز جریان بر روی سرریز اوجیدانلود طرح توجیهیپروژه دانشجوییدانلود پژوهشدانلود تحقیقپایان نامهدانلود پروژه

آنالیز کمی آب

آب نشانه حیات استاین مایع حیات بخش که نمی توان آن را با هیچ ماده دیگری جایگزین نمود از منابع محدودی برخوردار بوده وکمبود آن به همراه رشد روز افزون جمعیت، زندگی بشری را در آستانه یک بحران حدی قرار داده است این مسئله مهم باعث گردیده تا تلاشهای گسترده ای برای استفاده بهینه از منابع موجود آب صورت گیرد یکی از این اقدامات، جلوگیری از تلفات آب در شبکه ها

دسته بندی	شیمی
بازدید ها	0
فرمت فایل	doc
حجم فایل	132 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	93

فروشنده فایل

کد کاربری 2106

تمام فایل ها

آنالیز کمی آب

1-1 مقدمه

آب نشانه حیات است.این مایع حیات بخش که نمی توان آن را با هیچ ماده دیگری جایگزین نمود از منابع محدودی برخوردار بوده وکمبود آن به همراه رشد روز افزون جمعیت، زندگی بشری را در آستانه یک بحران حدی قرار داده است. این مسئله مهم باعث گردیده تا تلاشهای گسترده ای برای استفاده بهینه از منابع موجود آب صورت گیرد. یکی از این اقدامات، جلوگیری از تلفات آب در شبکه های توزیع آب شهری است تلفات آب در شبکه های توزیع آب شهری از دو دیدگاه مختلف حیاتی و اقتصادی قابل بررسی می باشد.

تامین، تصفیه، انتقال و توزیع آب آشامیدنی در شبکه های توزیع آب شهری، مستلزم صرف هزینه های مختلفی است که باعث می گردد آب در شبکه های توزیع آب شهری نه تنها به عنوان یک ماده حیاتی بلکه به عنوان یک کالای اقتصادی در نظر گرفته شود. به همین دلیل در چند دهه اخیر، مفهوم آب به حساب نیاممده که رد برگیرنده مفاهیم مربوط به تلفات آب از دو دیدگاه اقتصادی و حیاتی می باشد مورد توجه کارشناسان قرار گرفته است تا کنون تعاریف مختلفی برای آب به حساب نیامده ارائه گردیده است یکی از کاملترین تعریفها در این زمینه به صورت زیر می باشد:

آب به حساب نیامده در یک شبکه توزیع آب شهری عبارت است از اختلاف حجم آب ورودی به شبکه و آن بخش از حجم آب مصرف شده توسط مشترکین که به وسیله کنتورهای آنها اندازه گیری گردیده است. مطابق این تعریف، آب به حساب نیامده را می توان به دو بخش کلی تلفات فیزیکی و تلفات غیر فیزیکی تقسیم نمود. تلفات فیزیکی، شامل میزان آبی است که به دلیل نشت یا شکستگی از شبکه خارج شده و به هدر می رود. این مقدار آب هدر رفته نه تنها به دست مصرف کننده نرسیده بلکه هزینه آن نیز برای شرکتهای آب و فاضلاب حاصل نمی گردد. از طرف دیگر، تلفات غیر فیزیکی شامل مصارف اندازه گیری نشده و میزان خطا در مصارف اندازه گیری شده است که باعث می شود و به ازاء اقتصادی آی مصرف شده، توسط شرکتهای آب و فاضلاب حصول نگردد.

نتایج مطالعاتی که در چند ساله اخیر در نقاط مختلف جهان انجام گردیده است نشان دهنده حجم بالای آب به حساب نیامده در اکثر شبکه های توزیع آب شهری است به عنوان مثال نتایج بررسی های انجام شده در 17 کشور مختلف جهان نشان می دهد که درصد آب به حساب نیامده نسبت به ورودی کل شبکه از حدود 9% در آلمان تا حدود 43% در مالزی متغیر بوده و در اکثر این کشورها درصد آب به حساب نیامده در حدود 20 تا 30 درصد می باشد. (Hoogsteem 1992)

همچنین نتایج بررسی های اولیه در چند پایلوت مطالعاتی در نقاط مختلف کشورمان درصد تلفات ناشی از آب به حساب نیامده در شکبه های توزیع آب شهری را به طور متوسط حدود 35% آب ورودی به شکبه نشان می دهد.

درصد قابل توجه آب به حساب نیامده به همراه کمبود منابع و هزینه های سنگین تامین مجدد آب از دست رفته، نشان دهنده لزوم بکارگیر روشهای مناسب جهت کنترل و کاهش آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری است. در این زمینه در برخی از کشورها فعالیتهای مناسبی انجام گرفته و توانسته اند میزان تلفات ناشی از آب به حساب نیامده را تا حدود 10% کاهش دهند. بانک جهانی نیز برای کشورهای در حال توسعه نظیر حیاتی حائز اهمیت است بلکه از نظر اقتصادی نیز تاثیر قابل توجهی در کاهش هزینه ها و افزایش در آمدها به دنبال خواهد داشت. به عنوان مثال، میزان سود خالص حاصل از یک برنامه کنترل نشت در انگلستان حدود 30 میلیون دلار برآورد گردیده است. (Wind and Elary 1983)

دستیابی به راهکار مناسب جهت کاهش آب به حساب نیامده تنها از طریق شناخت و تجزیه و تحلیل دقیق مولفه های تشکل دهنده آن امکان پذیر است. به عبارتی دیگر، میزان موفقیت در رسیدن به اهداف مورد نظر در طرحهای کاهش آب به حساب نیامده، تحت تاثیر میزان دقت و صحت نتایج به دست آمده از آنالیز آب به حساب نیامده می باشد.

شناخت و تجزیه و تحلیل آب به حساب نیامده از سه بخش جداگانه به شرح زیر تشکیل یافته است:

1- آنالیز کمی مولفه های آب به حساب نیامده

2- بررسی عوامل موثر در نوع و میزان تلفات

3- آنالیز اقتصادی تلفات در ارتباط با روش در نظر گرفته شده جهت کاهش آن

هر یک از این بررسیها و تجزیه و تحلیلها بخشهایی از اطلاعات مورد نیاز، به منظور انتخاب روش مناسب جهت کاهش آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری را فراهم می سازد. در این تحقیق، بخش نخست تجزیه وتحلیل آب به حساب نیامده که شامل آنالیز کمی مولفه های آب می باشد، مورد نظر بوده است. نیامده ارائه گردیده و با توجه به اینکه از مفاهیم حداقل جریان شبانه و نیز تخمین تلفات زمینه و شکستگیها در روش ارائه شده در این تحقیق استفاده می گردد، این مفاهیم به طول مختصر معرفی گردیده اند. در پاپان این فصل روابط فشار- نشت در شبکه های توزیع آب شهری مورد بررسی قرار گرفته اند.

در فصل سوم،روش ارائه شده دراین تحقیق جهت آنالیز آب به حساب نیامده به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است که در آن مراحل مختلف آنالیز در سه بخش کلی شامل آنالیز تلفات فیزیکی، آنالیز تلفات غیر فیزیکی ودرصد سالانه تلفات بین گردیده اند. در بخش آنالیز تلفات فیزیکی، ابتدا تلفات در دو بخش جداگانه، شامل ارزیابی تلفات زمینه و برآورد تلفات ناشیاز شکستها مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفته و در پایان با استفاده از نتایج این آنالیز ها، چگونگی روش برآورد کلی از تلفات فیزیکی سالانه در شبکه مورد بررسی قرار گرفته است.

در بخش آنالیز تلفات غیر فیزیکی نیز، ابتدا مولفه های آن به صورت جداگانه ارزیابی گردیده و سپس برآورد کلی از تلفات غیر فیزیکی بر اساس نتایج آنالیز های مولفه ایی ارائه می گردد.

در پایان این فصل روش محاسبه درصد سالانه تلفات فیزیکی، غیر فیزیکی و آب به حساب نیامده مورد بررسی قرار گرفته است.

در فصل چهارم، جهت ارزیابی روش ارائه شده در این تحقیق، آب به حساب نیامده در یک شبکه محدود شده (ایزوله) نمونه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است این ایزوله نمونه، بخشی از شبکه توزیع آب شهری تبریز است. در این ایزوله و در قالب طرح کاهش آب به حساب نیامده تبریز روش دیگری جهت آنالیز آب به حساب نیامده ارائه گردیده است که در ایان این فصل نتایج روش ارائه شده در این تحقیق و روش ارائه شده در طرح کاهش آب به حاسب نیامده تبریز مورد مقایسه قرار گرفته اند.

فصل پنجم، شامل جمع بندی مطالب و ارائه پیشنهادات جمع تحقیقاتی بعدی می باشد.

1-2 هدف از انجام این تحقیق

تا کنون روشهای مختلفی جهت آنالیز کمی آب به حساب نیامده ارائه گردیده است که اکثر آنها بر اثر مشکلات مختلفی از قبیل تعدد عوامل موثر بر نوع و میزان مولفه ها و متغیر بودن این عوامل در شبکه های مختلف و نیز عدم دسترسی مستقیم به اجزا شبکه، از قابلیتهای مورد نظر از جلمه دقت مناسب، ارائه آنالیز مولفه ایی و یا کاربرد فراگیر برای شرایط مختلف برخوردار نمی باشند. به همین دلیل در این تحقیق، تلاش گردیده است که با استفاده از امکانات، نرم افزارها و تجهیزات موجود، یک روش آنالیز مولفه ایی با دقت قابل قبول و متناسب با شرایط موجود در شبکه های توزیع آب شهری کشورمان ارائه گردد. این روش می تواند بخشی از مشکلات موجود در عدم دستیابی به کلیه اهداف مورد نظر در طرحهای کاهش آب به حاسب نیامده که ناشی از عدم دقت آنالیز به حساب نیامده می باشد را بر طرف نماید.

1-3 مروری بر مطالب فصلهای بعدی

مطالب این تحقیق در 5فصل تدوین شده است. فصل اول (فصل حاضر) به ارائه کلیاتی در زمینه آب به حاسب نیامده و آنالیز آن اختصاص دارد.

در فصل دوم با عنوان مروری بر ادبیات فنی، پس از تعریف آب به حساب نیامده ومولفه های تشکل دهنده آن، فعالیتها و تحقیقاتی که تا کنون در زمینه آنالیز آب به حساب نیامده انجام گردیده است به صورت اجمالی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس روشهای مختلف آنالیز آب به حساب نیامده ارائه گردیده و با توجه به اینکه از مفاهیم حداقل جریان شبانه و نیز تخمین تلفات زمینه و شکستگیها در روش ارائه شده در این تحقیق استفاده می گردد، این مفاهیم به طور مختصر معرفی گردیده اند. در پایان این فصل روابط فشار- نشت در شبکه های توزیع آب شهری مورد بررسی قرار گرفته اند.

در فصل سوم، روش ارائه شده در این تحقیق جهت آنالیز آب به حساب نیامده به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است که در آن مراحل مختلف آنالیز در سه بخش کلی شامل آنالیز تلفات فیزیکی، آنالیز تلفات غیر فیزیکی و درصد سالانه تلفات بیان گردیده اند. در بخش آنالیز تلفات فیزیکی، ابتدا تلفات در دو بخش جداگانه، شامل ارزیابی تلفات زمینه و برآورد تلفات ناشی از شکستگیها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و در پایان با استفاده از نتایج این آنالیزها، چگونگی روش برآورد کلی از تلفات فیزیکی سالانه در شبکه مورد بررسی قرار گرفته است.

در بخش آنالیز تلفات غیر فیزیکی نیز، ابتدا مولفه های آن به صورت جداگانه ارزیابی گردیده و سپس برآورد کلی ازتلفات غیر فیزیکی بر اساس نتایج آنالیز های مولفه ایی ارائه می گردد.

در پایان این فصل روش محاسبه درسد سالانه تلفات فیزیکی، غیر فیزیکی و آب به حاسب نیامده مورد بررسی قرار گرفته است.

در فصل چهارم، جهت ارزیابی روش ارائه شده در این تحقیق، آب به حساب نیامده در ی شبکه محدود شده (ایزوله) نمونه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. این ایزوله نمونه، بخشی از شبکه توزیع آب شهری تبریز است. در این ایزوله و در قالب طرح کاهش آب به حاسب نیامده تبریز روش دیگری جهت آنالیز به حساب نیامده ارائه گردیده است که در ایان این فصل نتایج روش ارائه شده در این تحقیق و روش ارائه شده در طرح کاهش آب به حساب نیامده تبریز روش دیگری جهت آنالیز آب به حساب نیامده ارائهخ گردیده است که در ایان این فصل نتایج روش ارائه شده در این تحقیق و روش ارائه شده در طرح کاهش آب به حساب نیامده تبریز مورد مقایسه قرار گرفته اند.

فصل پنجم، شامل جمع بندی مطالب و ارائه پیشنهادات جمع تحقیقات بعدی می باشد.

فصل دوم

مروری بر ادبیات فنی

2-1مقدمه

در سالهای اخیر به علت رشد روز افزون جمعیت و محدودیت منابع آب، استفاده بهینه از این منابع مورد توجه قرار گرفته است. یکی از روشهای بهره وری بهینه از منابع موجود آب کاهش آب به حساب نیامده در شکبه های توزیع آب شهری است.

نخستین گام در طرحهای کاهش آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری، تجزیه و تحلیل دقیق آن در شبکه می باشد. روشهای مختلف آنالیز آب به حساب نیامده مبتنی بر قوانین هیدرولیکی، روشهای آماری و شبیه سازی هیدرولیکی می باشد که بخشی از آن به صورت عملیات صحرایی با استفاده از تجهیزاتی ویژه انجام می گردد.

آشنایی با روشها، قوانین، تجهیزات و اصطلاحاتی که در آنالیز آب به حساب نیامده به کار می رود پیش از ارائه روش مورد نظر برای آنالیز، ضروری به نظر می رسد لذا در این فص با بررسی و بیان موارد فوق، مقدمات لازم برای ارائه روشی مناسب جهت آنالیز آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری در فصل بعدفراهم می گردد.

2-2- آنالیز آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری

آنالیز به حساب نیامده، یکی ارزیابی کمی از مولفه های آب به حساب نیامده، محل وقوع و عوامل موثر بر آنها ارائه می نماید. لازم به توضیح است که آب به حساب نیامده دارای مفهومی فراگیر تر از مفهوم سنتی تلفات در شبکه های توزیع آب شهری می باشد. این مفهوم در بخش (2-3) به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. آنالیز آب به حساب نیامده، عامل تعیین کننده ایی در انتخاب روش مناسب جهت طرحهای کاهش آب به حساب نیامده ارائه نگردد، دست یابی به اهداف مورد نظر با مشکل مواجه خواهد شد.

از چند دهه پیش تا کنون که کاهش تلفات در شبکه های توزیع آب شهری مورد توجه قرار گرفته، روش های مختلفی جهت آنالیز آب به حساب نیامده ارائه گردیده است که اکثر آنها دارای کاربردی محلی و منطقه ایی می باشند.

مدفون بودن اجزاء شبکه در درون زمین و تاثیر عوامل مختلف در میزان تلفات، دسترسی به اطلاعات دقیق و کامل از وضعیت اجزاء شبکه را غیر ممکن می سازد. لذا در هنگام برآورد اولیه از آب به حساب نیامده یک جعبه سیاهی مواجهیم که اطالعات محدودی از اجراء درون آن داشته و هدف ما بررسی برخی از رفتارها وخصوصیات این مجمو.عه می باشد همچنین وضعیت تلفات در هر شبکه تحت تاثیر شرایط محلی وخصوصیات آن شبکه قرار داشته و در بسیاری از موارد با شبکه های دیگر متفاوت است. لذا ارائه روشی واحد جهت آنالیز آب به حساب نیامده با قابلیت کاربرد فراگیر و هزینه های کم و دقتی قابل قبول از پیچیدگی های خاصی برخوردار است.

2-3 آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری (U.F.W)

آب به حساب نیامده که معادل فارسی عبارت Unaccounted For Water می باشد و به اختصار U.F.W نامیده می شود، به صورتهای مختلفی تعریف گردیده است. از جمله Hanson در سال 1983 آب به حساب نیامده را به عنوان تفاوت بین حجم کل آب ورودی به شکبه و حجم کل آب اندازه یگری شده از طریق کنتورهای مشترکین می داند. تعریف بعضی از سازمانها و مراجع دیگر از آب به حساب نیامده، فقط به مقدار آبی محدود می شود که نمی توان آن را به حساب آورد، خواه اندازه گیری شده وهزینه های آب دریافت شده باشد و یا هزینه ایی بابت آن دریافت نشده باشد.

جامع ترین و کامل ترین تعریفی که می توان از آب به حساب نیامده ارائه داد به صورت زیر می باشد:

آب به حساب نیامده میزان آبی است که به صورتهای مختلف از شبکه توزیع خارج گردیده ولی هزینه ایی بابت آن دریافت نگردیده است مطابق این تعریف آب به حاسب نیامده به دو قسمت کلی تقسیم می گردد:

1- تلفات فیزیکی

2- تلفات غیر فیزیکی

به منظور آشنایی بیشتر با این روش، نحوه تعریف این تلفات و عوامل موثر بر آنها در ادامه آورده می شود.

آنالیز کمی آبطرح توجیهی آنالیز کمی آبدانلود آنالیز کمی آبشیمیآبآنالیز اقتصادی تلفات در ارتباط با روش در نظر گرفته شده جهت کاهش آنآب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهریشرکتهای آب و فاضلابدانلود طرح توجیهیپروژه دانشجوییدانلود پژوهشدانلود تحقیقپایان نامهدانلود پروژه

آنالیز اجزای محدود رفتار هیسترتیک فریم های فولادی نیمه صلب

آنالیز اجزای محدود رفتار هیسترتیک فریم های فولادی نیمه صلب

دانلود پاورپوینت مطالعه تجربی و آنالیز اجزای محدود رفتار هیسترتیک فریم های فولادی نیمه صلب اتصال ورقه ایی، در حجم 35 اسلاید. برای بررسی رفتار لرزشی فریم های فولادی نیمه صلب اتصال انتهایی ورقه ای، سه نمونه یک چهارم مقیاسی تحت بار چرخشی مورد آزمایش قرار گرفته اند ...

---

قیمت: 15000 تومان

دانلود تحقیق تشخیص خطای سیم بندی استاتور با آنالیز موجک و شبکه عصبی

چکیده:
در این تحقیق ابتدا عیوب الکتریکی و مکانیکی در ماشینهای الکتریکی بررسی گردیده و عوامل به وجود آورنده و روشهای رفع این عیوب بیان شده است . به دنبال آن ، به کمک روش تابع سیم پیچی ماشین شبیه سازی و خطای مورد نظر یعنی خطای سیم بندی استاتور به آن اعمال و نتایج مورد بررسی قرار داده شده است. پارامتر اصلی که برای تشخیص خطا در این تحقیق استفاده کرده ایم ، جریان سه فاز استاتور در حالت سالم و خطادار  ،تحت بارگذاری های مختلف خواهد بود.
در قسمت بعدی تئوری موجک و همچنین شبکه عصبی مورد بررسی قرار گرفته است . مادر اینجا از〖db〗_8  برای استخراج مشخصات سیگنال استفاده کرده ایم ، مهمترین دلیلی که برای استفاده از این موجک داریم خاصیت متعامد بودن و پشتیبانی متمرکز سیگنال در حوزه زمان می باشد. شبکه عصبی که برای تشخیص خطا استفاده کرده ایم  ، شبکه سه لایه تغذیه شونده به سمت جلو با الگوریتم آموزش BP  و تابع فعالیت سیگموئیدی می باشد . در فصل چهارم روش تشخیص خطای سیم بندی استاتور در ماشین القایی بیان شده است که به صورت ترکیبی از آنالیز موجک و شبکه عصبی لست. روند کلی تشخص خطا به این صورت می باشد که ابتدا از جریان استاتور ماشین در حالت سالم و همچنین تحت خطاهای مختلف که در فصل دوم بدست آورده ایم استفاده شده و تبدیل موجک بروی آن اعمال گردیده است.سپس با استفاده از ضرایب موجک مقادیر انرژی در هر مقیاس استخراج و  به عنوان ورودی شبکه عصبی جهت آموزش دادن آن برای تشخیص خطای سیم بندی استاتور مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت به کمک داده های تست، صحت شبکه مذکور مورد بررسی قرار داده شده است. در نهایت نتیجه گیری و پیشنهادات لازم بیان گردیده است.
با توجه به مطالب اشاره شده نتیجه می شود که با تشخیص به موقع هر کدام از عیوب اوّلیه در ماشین القایی می توان از پدید آمدن حوادث ثانویّه که منجر به وارد آمدن خسارات سنگین می گردد ، جلوگیری نمود . در این راستا سعی شده است که با تحلیل ، بررسی و تشخیص یکی از این نمونه خطاها، خطای سیم بندی استاتور یک موتور القایی قفس سنجابی ، گامی موثر در پیاده سازی نظام تعمیراتی پیشگویی کننده برداشته شود و با بکارگیری سیستم های مراقبت وضعیت بروی چنین ماشینهایی از وارد آمدن خسارات سنگین بر صنایع و منابع ملی جلوگیری گردد.



مقدمه:
موتورهای  الکتریکی نقش مهمی را در راه اندازی موثر ماشینها و پروسه های صنعتی ایفا می کنند. بخصوص موتورهای القایی قفس سنجابی را که بعنوان اسب کاری صنعت می شناسند. بنابراین تشخیص خطاهای این موتورها می تواند فواید اقتصادی فراوانی در پی داشته باشد. از جمله مدیریت کارخانه های صنعتی را آسان می کند، سطح اطمینان سیستم را بالا می برد، هزینه تعمیر و نگهداری پایین می آید و نسبت هزینه به سود بطور قابل توجهی کاهش می یابد.
Bonnett  و Soukup برای خرابیهای استاتور موتورهای القایی سه فاز قفس سنجابی، پنج حالت خرابی مطرح کرده اند که عبارت اند از: حلقه به حلقه، کلاف به کلاف، قطع فاز، فاز به فاز و کلاف به زمین[1]. برای موتورهای قفس سنجابی، خرابیهای سیم پیچی استاتور و یاتاقانها 3/4 کل خرابیها به حساب می آیند و همچنین اکثر خرابیهای سیم پیچی استاتور موتور القایی از فروپاشی عایقی حلقه به حلقه ناشی می شود]2[. برخی از محققین خرابیهای موتور را چنین تقسیم بندی کرده اند: خرابی  ساچمه ها ( یاتاقانها) %40-50، خرابی عایق استاتور %30-40 و خرابی قفسه روتور %5- 10 [3] که اگر خرابی حلقه به حلقه جلوگیری نشود، منجر به خطای فاز به زمین یا فاز به فاز می گردد، که خطای فاز به زمین شدید تر است. در مقالات[4] [5] نظریه تابع سیم پیچی و کاربرد آن در آنالیز گذرای موتورهای القایی تحت خطا شرح داده شده است. از این نظریه در مدلسازی خطای حلقه به حلقه استاتور استفاده شده است. علاوه بر روشهای فوق خطای استاتور موتور القایی را می توان به کمک بردارهای فضایی مورد مطالعه قرار داد.

شامل 118 صفحه word