آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی بر اساس (CFD)

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.

این تحقیق دانشجویی آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی بر اساس (CFD) مشتمل بر۱۲۳ صفحه است، برای دیدن فهرست مطالب مقاله و جزئیات آن به اطلاعات اضافی زیر مراجعه فرمایید.

فهرست مطالب

چکیده: ۱

فصل اول/کلیات… ۲

مقدمه. ۳

CFD چیست؟. ۶

نقش CFD در دنیای فناوری مدرن امروزی.. ۷

اهمیت انتقال حرارت و جریان سیال. ۱۰

متدهای پیشگویی.. ۱۰

امتیازات یک محاسبه تئوری.. ۱۱

هزینه کم. ۱۱

اطلاعات کامل.. ۱۲

توانایی شبیه سازی شرایط واقعی.. ۱۲

توانایی شبیه‌سازی شرایط ایده‌آل. ۱۲

نارساییهای محاسبه تئوری.. ۱۳

انتخاب متد پیشگوی.. ۱۳

یک برنامه CFD چگونه کار می‌کند؟. ۱۴

توضیح سازگاری و پایداری.. ۱۵

فصل دوم/تاریخچه. ۱۷

تاریخچه. ۱۸

فصل سوم/مفاهیم اساسی پایان‌نامه. ۲۴

۳-۱- مقدمه. ۲۵

۳-۲- انتخاب دبی طرح برای سرریز. ۲۵

۳-۳- شکل‌گیری سرریز از نوع پیوند (Ogee) 26

۳-۴- سرریز WES.. 28

۳-۴-۱- طراحی هیدرولیکی سرریز WES.. 29

۳-۴-۱- اثر ارتفاع سرریز و ارتفاع آب در سراب بر ضریب C.. 29

۳-۴-۲- اثر شیب بدنه در سراب بر ضریب C.. 29

۳-۴-۳- اثر ارتفاع آب و رقوم کف در پایاب بر ضریب C.. 30

۳-۴-۴- اثر پایه‌های پل و دماغه سواحل بر ضریب دبی جریان. ۳۲

۳-۴-۵- طراحی بدنه سرریز WES.. 33

۳-۴-۶- طراحی بدنه سرریز کوتاه بدون دریچه WES در تنداب‌ها ۳۵

۳-۵- کنترل‌کاویتاسیون در سرریزهای بلند. ۳۶

فصل چهارم/آشنایی با برنامه

(روشهای حل عددی استفاده شده در مدل Fluent)

۴-۱ قابلیتها و محدودیتهای نرم‌افزار فلوئنت…

۴-۱-۱- توانائیهای نرم‌افزار فلوئنت…

قابلییتهای مدلسازی فیزیکی..

الف- آشفتگی..

ب-احتراق/واکنشهای شیمیایی..

ج- تابش…

د- جریانهای چند فازی..

ه- جریانهای فاز گسسته.

و- گزینه‌های شرائط مرزی..

ز- توابع تعریف شونده توسط کاربر.

ح- سایر توانمندیها .

توانا ئیهای جدید نسخه‌های سری ۶ نرم‌افزار فلوئنت…

۴-۱-۲- محدودیتهای نرم‌افزار فلوئنت…

۴-۲- نگاهی گذرا به چگونگی استفاده از نرم‌افزار فلوئنت… ۴۳

۴-۲-۱- چگونگی شبیه‌سازی جریان به روش CFD.. 44

۴-۲-۲- راه‌ اندازی نرم‌افزار فلوئنت… ۴۶

راه‌اندازی نرم‌افزار فلوئنت در سیستم عامل UNIX.. 47

راه‌اندازی نرم‌افزار فلوئنت در سیستم عامل WINDOWS.. 47

۴-۳- روشهای حل معادلات… ۵۰

۴-۳-۱ گسسته‌سازی معادلات… .

۴-۳-۱-۱ روش تفاضل پیشرو مرتبه اول. .

۴-۳-۱-۲- روش Power Law.. .

۴-۳-۱-۳- روش پیشرو مرتبه دوم. .

۴-۳-۱-۴- روش QUICK.. .

۴-۳-۱-۵- شکل خطی شده معادله گسسته.

۴-۳-۱-۶- پارامتر Under-Relaxation. .

۴-۳-۲- روش حل Segregated. .

۴-۳-۲-۱- گسسته‌سازی معادله ممنتم.

روشهای میانیابی فشار.

۴-۳-۲-۲- گسسته‌سازی معادله پیوستگی..

۴-۳-۲-۳- گوپلینگ سرعت-فشار.

الگوریتم SIMPLE.. .

روش SIMPLEC...

روش PISO.. .

تصحیح همسایه.

تصحیح تابیدگی..

رفتار ویژه نیروهای وزنی قوی در جریانهای چند فازی..

۴-۳-۳- روش حل Coupled. .

۴-۳-۳-۱- فرم برداری معادلات حاکم.

پیش شرط..

تجزیه تفاضل شار.

۴-۳-۳-۲- گام زمانی برای جریانهای پایا

روش صریح..

۴-۳-۳-۳- گسسته‌سازی موقتی برای جریانهای ناپایا

گام زمانی صریح..

قدم زنی دوگانه. .

۴-۴ روش چند شبکه.

۴-۴-۱ تقریب…

اصول روش چند شبکه‌ای..

انتقال اطلاعات…

چند شبکه‌ای بی‌سازمان.

۴-۳-۳-۴- چرخه‌های چند شبکه. .

۴-۳-۳-۵- روش چند شبکه‌ای جبری (AMG)

۴-۴- مدلهای تابشی و حرارتی..

۴-۴-۱- کاربردهای انتقال حرارت تشعشعی..

۴-۴-۲- تشعشع خارجی..

۴-۴-۳-  انتخاب یک مدل تشعشع.

۴-۴-۴- مدل تابشی DTRM… .

– تئوری و معادلات حاکم مدل DTRM… .

مسیریابی پرتو.

دسته‌بندی..

شرط مرزی مدل DTRM در دیواره‌ها .

شرط مرزی مدل DTRM در ورودیها و خروجیهای جریان.

۴-۴-۵- مدل تابشی P–1..

تئوری و معادلات مدل P-1. .

– پراکندگی غیر همگن..

– اثرات ذره در مدل P-1. .

– شرط مرزی مدلP-1 در دیواره‌ها .

شرط مرزی مدل P-1 در ورودیها و خروجیهای جریان.

۴-۴-۶- مدل تابشی راسلند.

– تئوری و معادلات مدل راسلند.

شرط مرزی راسلند در ورودیها و خروجیهای جریان.

۴-۴-۷- مدل تابشی D O...

– تئوری و معادلات مدل DO...

۴-۵- جریانهای چندفازی.. ۵۵

۴-۵-۱- مدل حجم سیال(VOF) 56

۴-۵-۱-۱- تئوری مدل VOF.. 57

میانیابی در مرز تقابل بین فازها ۵۸

– روش تجدید ساختار هندسی.. ۵۹

– روش Donor-Acceptor. 60

– روش صریح اولر. ۶۰

– روش ضمنی.. ۶۱

– کشش سطح.. ۶۲

– چسبندگی دیواره ۶۳

۴-۵-۲- چگونگی استفاده از مدل VOF.. 64

– فعال سازی مدل VOF.. 65

– تعریف فازها ۶۶

– فعال سازی کشش سطحی و چسبندگی دیواره ۶۶

– انتخاب فرمولاسیون VOF.. 66

– چند مثال نمونه. ۶۸

تنظیم پارامترهای شبیه‌سازی جریان ناپایا برای مدل VOF.. 68

وارد کردن نیروی وزن در محاسبات VOF.. 69

تعیین شرائط مرزی.. ۷۰

– تعیین شرائط اولیه کسرهای حجمی.. ۷۱

– استراتژیهای حل.. ۷۱

پس پردازش مدل VOF.. 73

۴-۵-۲- مدل کاویتاسیون. ۷۳

۴-۵-۲-۱- تئوری مدل کاویتاسیون. ۷۴

– معادله کسر حجمی.. ۷۴

– محاسبه انتقال جرم بین فازها ۷۵

۴-۵-۲-۲- چگونگی استفاده از مدل کاویتاسیون. ۷۶

– فعال‌ کردن مدل کاویتاسیون. ۷۶

– تعریف فازها ۷۷

– تنظیم پارامترهای مدلسازی کاویتاسیون. ۷۷

– تأثیر نیروی وزن در محاسبات کاویتاسیون. ۷۸

– تعیین شرائط مرزی.. ۷۸

– استراتژی حل.. ۷۸

۴-۵-۳- مدل اختلاط خطای جبری (ASM) 78

۴-۵-۳-۱- تئوری مدل اختلاط خطای جبری (ASM) 79

– معادله کسر حجمی فاز ثانویه. ۸۱

۴-۵-۳-۲- چگونگی استفاده از مدل ASM… 82

– فعال‌ کردن مدل ASM… 82

– تنظیم پارامترهای مدل ASM… 83

– تعیین شرائط مرزی.. ۸۳

– تعیین شرائط اولیه کسرهای حجمی.. ۸۴

– استراتژی حل.. ۸۴

فصل پنجم/سد انحرافی گرمسار.

۵-۱- سد انحرافی گرمسار: ۸۵

مقدمه: ۸۵

۵-۲- مشخصات جغرافیای و عمومی سد انحراف گرمسار. ۸۶

فصل ششم/نتایج آنالیز جریان بر روی سرریز سد انحرافی گرمسار. ۹۲

۶-۳ مراحل آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار با استفاده از برنامه Fluent 93

۶-۳-۱- تعریف کردن هدفهای شبیه‌سازی.. ۹۳

۶-۳-۲- انتخاب مدل محاسباتی.. ۹۳

۶-۳-۳- انتخاب مدل فیزیکی.. ۹۳

۶-۳-۴- مراحل انجام پروژه تحقیقات: ۹۴

۶-۳-۴-۱ تولید شکل : ۹۴

۶-۳-۴-۲- شبکه بندی در نرم‌افزارهای پیش‌پردازنده: ۹۴

۶-۳-۴-۳- انواع شبکه‌ بندی.. ۹۶

۶-۳-۴-۴- شبکه‌بندی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار: ۹۷

۶-۳-۴-۵- بررسی شبکه‌بندی مدل سرریز اوجی انحرافی گرمسار. ۹۸

۶-۳-۵- تعیین شرایط مرزی برای شبکه‌بندی مدل سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار. ۱۰۲

۶-۳-۶- انتخاب شیوه محاسباتی و فرمول بندی حل مدل سرریز اوجی سد گرمسار در برنامه Fluent 104

۶-۳-۷- تعیین خواص سیال. ۱۰۴

فصل هفتم/بحث و نتیجه‌گیری.. ۱۱۰

نتیجه‌گیری و پیشنهادات : ۱۱۱

پیشنهادات: ۱۱۲

مراجع و منابع. ۱۱۳

خرید با کلیه کارت های بانکی (دانلود فایل بلافاصله پس از خرید)

روش تحقیق

.

خلاصه ای کوتاه از مقاله آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی بر اساس (CFD) را در زیر می توانید ببینید.

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.

این را هم بخوانید :  جذب جهانگردی - بررسی جاذبه های توريستی و موانع جذب جهانگردان به منطقه كليبر - پرشین مقاله

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.

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.

  • مدلسازی فیزیکی.
  • تولید شبکه محاسباتی مناسب.
  • مدلسازی فیزیکی.

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

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 کوره‌ها، 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.

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

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.

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

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.

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 درباره 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 .

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

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.

۳-۱- مقدمه

برای عبور آبهای اضافی و سیلابها از سراب به پایاب سدها از سازه‌ای به نام سرریز استفاده می‌شود. یکی از سازه‌های مهم هر سد را سرریز تشکیل می‌دهد. باتوجه به حساس بودن کاری انجام می‌دهد، سرریز باید سازه‌ای قوی، مطمئن و با راندمان بالا انتخاب شود که هر لحظه بتواند برای بهره‌برداری آمادگی داشته باشد.

از آنجایی که سرریز جریان را از زیر بحرانی به فوق بحرانی تبدیل می‌کند, امکان فرسایش شدید آبی در پایانه سرریز محتمل بوده و لذا سازه‌های مستهلک‌کننده انرژی یکی از اجزاء جدانشدنی برای پایاب سرریز به حساب می‌آید.

۳-۲- انتخاب دبی طرح برای سرریز

ظرفیت سرریز یا دبی عبوری جریان در سرریز سدها با کمک محاسبات هیدرولوژی حوزه آبریز رودخانه تا محل سد تعیین می‌شود. با استفاده از روش روندیابی سیل و با درنظر گرفتن اینکه مقداری از سیل در فاصله حجم رقوم‌های نرمال و ماکزیمم در مخزن سد مستهلک می‌شود، واریانت‌های مختلف برای ارتفاع سرریز درنظر می‌گیرند و ظرفیت عبوری سرریز بدین صورت بهینه می‌شود.

۳-۳- شکل‌گیری سرریز از نوع پیوند (Ogee)

معمولی‌ترین و شاید در عین حال ارزان‌ترین سرریز، که بتواند مقدار زیادی از آب را از روی خود عبور دهد، سرریز از نوع پیوند است (شکل ۱). چنانچه در یک مقطع مستطیلی جلو آب توسط سرریز لبه نازک به صورت شکل ۱ گرفته شود، توده جریان شکلی را به وجود می‌آورد که به شکل منحنی از نوع پیوند است.

این را هم بخوانید :  جذب جهانگردی - بررسی جاذبه های توريستی و موانع جذب جهانگردان به منطقه كليبر - پرشین مقاله

۳-۴- سرریز WES

برای طراحی سرریز از نوع پیوند تحقیقات فراوانی انجام شده و جداول و روابط زیادی پیشنهاد گردیده است. یکی از پروفیل‌های ساده، که با اندازه‌گیری‌های انجام شده روی مدل و نمونه‌های ساخته شده مطابقت دارد، توسط مؤسسه تحقیقاتی آبراهه‌های آمریکا به صورت شکل ۳-۲ ارائه شده است. باتوجه به اینکه سرریز WES، که به سرریز استاندارد نیز معروف است، نسبت به سرریزهای مشابه دارای افت کمتر و درنتیجه ضریب دبی جریان بیشتر است و طراحی بدنه آن نیز به سادگی انجام می‌گیرد. این سرریز در زیر از لحاظ هیدرولیکی و طراحی بدنه مورد توجه قرار گرفته است

۵-۱-۲- انتخاب مدل محاسباتی

– چگونه یک سیستم فیزیکی باید مدل شود؟

– کجاها دامنه محاسباتی شروع و خاتمه می‌یابد؟

– چه نوع از شرایط مرزی در مرز فعال مدل به کار گرفته شود؟

– مدل کردن مسئله در دو بعد یا سه بعد باشد؟

۵-۱-۳- انتخاب مدل فیزیکی

– آیا جریان لزج، آرام یا مغشوش است؟

– ایا جریان پایا است یا ناپایا؟

-‌ آیا انتقال حرارت مهم است یا خیر؟

– رفتار سیال چگونه است (تراکم پذیر است یا تراکم نا پذیر)؟

– آیا مدلهای فیزیکی دیگری نیز باید لحاظ شوند یا خیر؟

نتایج مورد نیاز از شبیه‌سازی جریان بر روی سر ریز اوجی سدگرمسار نحوه رفتار جریان بر روی سرریز اوجی سرگرمسار و دقت مورد نیاز درمدل کردن با خطای ۰۱/۰ می‌باشد.

۵-۱-۴-۲- شبکه بندی در نرم‌افزارهای پیش‌پردازنده:

پس از مدلسازی تاج و بدنه سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار توسط نرم افزار Gambit مختصات زیر به عنوان چارچوب نواحی مرزی در مدلسازی هندسی تاج سرریز در نظر گرفته شده است.

در جدول ۵-۲ مختصات چارچوب نواحی مرزی مدل سرریز سد انحرافی گرمسار ارائه شده است.

۵-۱-۴-۳- انواع شبکه‌ بندی

۱- شبکه بندی یکنواخت و غیر یکنواخت

۲- شبکه‌های H و C و O شکل

۳- شبکه‌های چندبلوکی (با سازمان – بی‌سازمان – یا ترکیبی از هر دو)

۴- شبکه‌های منطبق بر بدنه

۵- شبکه متحرک

۶- شبکه‌های همگن یا غیرهمگن

۵-۱-۴-۴- شبکه‌بندی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار:

در شبکه بندی مدل سرریز سد انحرافی گرمسار از نوع شبکه‌های چندبلوکی یعنی ترکیبی از شبکه بی سازمان و شبکه بی‌سازمان با المانهای مربع و مثلثی استفاده شده است در شکل ۵-۱  شبکه بندی سد انحرافی گرمسار ارائه شده است.

۵-۱-۴-۵- بررسی شبکه‌بندی مدل سرریز اوجی انحرافی گرمسار

همانطور که اشاره شد شبکه‌بندی مناسب شبکه‌بندی مناسب  شبکه بندی است که مساحت المانهای همسایه با هم برابر و نهایتاً دو برابر مساحت المان دیگری باشد. لذا در شبکه‌بندی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار مساحت المانهای بالادستی با هم برابر بوده و مساحت المانهای پایین دست تاج سرریز نهایتاً دو برابر مساحت المانهای همسایه می‌باشد. همچنین تراکم و فشردگی شبکه‌بندی در تاج سرریز اوجی سدانحرافی گرمسار بدلیل گرادیان (فشار) مناسب در نظر گرفته شده است

۵-۱-۵- تعیین شرایط مرزی برای شبکه‌بندی مدل سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار

پس از شبکه‌بندی مناسب سرریز اوجی بایستی شرایط مرزی را برای فیزیک مسئله بدقت تعین کرد. شرایط مرزی به پارامترها ورودی،‌پارامترهای خروجی و پارامترهای مرزی داخل تقشیم می‌شوند، با توجه به مقالات ارائه شده، شرط مرزی بالادست تاج سرریز از نوع inlet Pressure و شرط مرزی پایین دست تاج سرریز از نوع Pressure outlet در نظر گرفته شده است برای بدنه و تاج سرریز شرط مرزی wall و برای بالا تاج سرریز شرط مرزی Pressure outlet در نظر گرفته شده است.

۵-۱-۶- انتخاب شیوه محاسباتی و فرمول بندی حل مدل سرریز اوجی سد گرمسار در برنامه Fluent

در شبکه‌بندی تاج سرریز اوجی تعدادی از المانهای شبکه پرو تعدادی از المانها خالی از سیال مورد نظر (آب) هستند و تعداد دیگری از المانها نیز حالت نمیه پر دارند. لذا المانها به صورت دو فازی یعنی ترکیبی از آب و هوا می‌باشند. در جریانهای دو فازی می‌توان از مدل VoF استفاده کرد. در این مدل تقابل بین فازها از اهمیت ویژه‌ای برخودار است و مجموعه‌ای از معادلات مومنتم سیالها و جزء حجمی هر یک از فازها محاسبه می‌شود. در مدلسازی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار از مدل VOF  استفاده شده است.

۵-۱-۷- تعیین خواص سیال

در مدلسازی سریز اوجی سد انحرافی گرمسار از غلظت آب ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و ویسکوزیته دینامیک ۰۰۱/۰ کیلوگرم استفاده شده است. استفاده از این میزان غلظت و ویسکوزیته به این خاطر می‌باشد که آب غیرقابل تراکم در نظر گرفته شده است. همچنین از مقدار جاذبه‌ای معادل ۸۱/۹ در جهت عمودی منفی استفاده شده است.

 نتیجه‌گیری :

این تحقیق نشان می‌دهد که برای بررسی رفتار جریان آب بر روی سرریز اوجی، روش‌های عددی به طور مؤثری تخلیه، فشارها و سرعت را به روی مجرای آبریز محاسبه می‌کنند.

روشهای عددی، یک قابلیت پیش‌بینی را در طراحی یا تجزیه و تحلیل سرریزها در اختیار مهندسین قرار می‌دهد. این روش ممکن است بسیار ارزشمند باشد به خصوص برای ارزیابی مجدد یک سد در زمانی که سرریز بخواهد سیلابهای بیشتری را از خود عبور دهد. البته استفاده از روشهای عددی یک روش کافی و یا ضروری نیست ولی روشهای عددی پاسخ‌هایی را پیشنهاد می‌کند که ممکن است در هزینه و زمان از مدل فیزیکی کمتر باشد. اگر چه مدل فیزیکی ممکن است پر هزینه تر و وقت‌گیرتر باشد اما کامل‌تر از تحقیقات عددی است.

پیشنهادات:

-استفاده از نرم افزار fluent درحل مسائل هیدرولیکی می تواند، به فهم مسائل پیچیده بسیار کمک نماید. بنابراین پیشنهاد می شود، با توجه به دقت مناسب نتایج بدست آمده از تحلیل جریان مذکور، ازاین نرم افزار درحل مسائل هیدرولیکی بیشتر بهره گرفته شود.

-حل جریان روی سرریز با سایر روشهای آشفتگی نیز حل گردد و مقایسه صورت گیرد.

-جریان عبوری از روی سرریز به صورت سه بعدی نیز تحلیل شده و اثر دیواره کناره سریز و شکل دیواره هادی در ضریب دبی عبوری از روی سرریز ونیز توزیع فشار دیده شود.

-حل میدان جریان درپایین دست سرریزها، درحوضچه های آرامش و یا جام های پرتابه ای صورت گیرد.

-استفاده از مدلهای ریاضی به جای مدلهای فیزیکی درطراحی و مطالعه سازه های هیدرولیکی بیشتر مد نظر محققان و مهندسان طراح واقع گردد.

منابع

[۱] دینامیک سیالات محاسباتی برای مهندسان/تألیف ک.ا.هافمن، اس.تی.چیانگ/ ترجمه دکتر احمدرضا عظیمیان

[۲] سازه‌های انتقال آب/تألیف دکتر محمد کریم بیرامی/ مرکز نشر دانشگاهی صنعتی اصفهان

[۳]G.F. Pinder, W.G. Gary, “Is there a difference in the finite difference methods.” Wat. Resou. Res 12(1), pp105-107,1976.

[۴] [۱K. Versteeg, W. Malasekera ,“An introduction to computational fluid dynamics.”,۱۹۹۵.

[۵] “Cavitation In Chutes And Spill Ways”, USBR. Publication, U.S.A.1990.

[۶] D.K.H.Ho,K.M.Boyes And S.M.Donohoo “Investigation Of Spillway Behaviour Under Increased Maximum Flood By Computational Fluid Dynamic Technique”,’ tth Australasian Fluid Mechanics Conference 2001

[۷] M P. Holloway & A fl. Bottche , “Best mangement practices for reducing nitrate contamination of the groundwater on davirv frams.”۱۹۹۶

[۸] P. Wesseling, A. Segal. C.G. Kassels, “Computing flows on general three-dimensional nonsmooth staggered grids.”, J. Comp. Phys,149 .pp.333-362,1999.

[۹] S.V. Patankar. “Numerical heat. transfer and fluid flow.”, Hemisphere Publishing Corporation, 1980.

خرید با کلیه کارت های بانکی (دانلود فایل بلافاصله پس از خرید)

روش تحقیق

.

 

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دو × چهار =