دانشکده کشاورزی
پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته ی
مهندسی آب (سازههای آبی)
شبیه سازی عددی جریان متلاطم در اطراف گروه پایههای پل با نرمافزار Flow-3D
استاد راهنما:
دکتر سید محمد علی زمردیان
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
یکی از مهمترین عوامل تخریب پلها در سراسر جهان آبشستگی رسوبات در اطراف پایه پل میباشد. تخمین حداکثر عمق آبشستگی اطراف پایه پل با روابط نیمه تجربی روشی قابل اطمینان نیست. یکی از روشهای شناخت فرایند فرسایش مطالعه ساختار جریان است. در این تحقیق به بررسی ساختار جریان متلاطم اطراف گروه پایه پل با بهره گرفتن از دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. به این منظور از نرمافزار Flow-3d (Ver.10.0.1) که قابلیت مدلکردن جریان به صورت سهبعدی را دارد، برای شبیهسازی الگوی جریان تلاطمی در اطراف پایه پل استفاده شد. به منظور صحتسنجی نرمافزار، مطالعه الگوی جریان در اطراف تکپایه با مدل آشفتگی دومعادلهای ، انجام گرفت. همچنین دو مدل آشفتگی RNG و برای شبیهسازی الگوی جریان اطراف گروه پایه دوتایی پشت سر هم به کار گرفته شد. هر دو بررسی، بر روی بستر ثابت و بدون چاله آبشستگی انجام شد. در ادامه، از مدل RNG برای مطالعه الگوی جریان تلاطمی و حرکت ذرات اطراف گروه پایه دوتایی و بر روی بستر ثابت در حضور چاله آبشستگی استفاده گردید. نتایج شبیهسازی سرعت و خطوط جریان در اطراف گروه پایه دوتایی با به کارگیری مدل آشفتگی RNG نسبت به مدل به نتایج آزمایشگاهی نزدیکتر بود. همچنین این بررسی نشان داد که نتایج شبیهسازی، مطابقت مناسبی را با نتایج واقعی داشته که نمایانگر قابلیت بالای مدل شبیهسازی در پیشبینی جریان اطراف تکپایه و گروه پایه پل دارد.
فهرست مطالب
عنوان ……………………………………….صفحه
1-4- مروری بر مطالب سایر فصلها 4
فصل دوم: تئوری تحقیق و مروری بر تحقیقات پیشین
2-2-2- توزیع تنش برشی و سرعت… 10
2-3- الگوی جریان در اطراف پایه پل: 13
2-4- مروری بر تحقیقات گذشته: 16
2-4-1- بررسی اثر غلظت رسوبات با بهره گرفتن از روش تکفازی.. 16
2-4-2- بررسی روشهای دوفازی در شرایط گوناگون.. 17
2-4-2-1- شرایط جریان اطراف پایه استوانهای در حضور چاله آبشستگی.. 17
2-4-2-2- مطالعه جریان برروی شکل و چینش انواع پایه و شمع. 20
عنوان ……………………………………………………صفحه
2-4-2-3- مطالعه برروی جریان در بالادست و پایین دست پایه استوانهای.. 25
3-2-4- رفتار سیال در نزدیکی دیوار 33
3-2-5- معادله بقای جرم یا معادله پیوستگی.. 35
3-2-6- معادلات اندازه حرکت… 35
3-3-1- مدل های صفر معادله ای.. 37
3-3-2- مدلهای یک معادلهای.. 37
3-3-3- مدل . 38
3-3-5- مدل شبیهسازی گردابههای بزرگ (LES) 40
فصل چهارم: نتایج شبیهسازی عددی
4-2-1- مشخصات مدل آزمایشگاهی.. 43
4-2-2- شبیهسازی مدل تک پایه. 45
4-2-3- نتایج در حالت تک پایه. 51
4-2-3-1- مقایسه خطوط جریان در حالت تکپایه. 53
عنوان ……………………………..صفحه
4-2-3-2- مقایسه نتایج سرعت در حالت تکپایه. 54
4-2-4- شبیهسازی مدل گروه پایه دوتایی.. 58
4-2-5- نتایج در حالت گروه پایه دوتایی.. 61
4-2-5-1- مقایسه نتایج سرعت در حالت گروه پایه. 62
4-2-5-2- مقایسه خطوط جریان در حالت گروه پایه. 68
4-3- شبیهسازی در حضور چاله آبشستگی.. 75
4-3-1- مشخصات مدل آزمایشگاهی.. 75
4-3-3- نتایج در حالت گروه پایه دوتایی.. 78
4-3-3-1- نتایج سرعت در حالت گروه پایه در حضور چاله آبشستگی.. 78
4-3-3-2- بررسی حرکت ذرات نشانگر. 83
چکیده به زبان انگلیسی
– مقدمه
احداث پایههای پل در رودخانهها اثراتی مهم و گاه مخرب به همراه دارد که از این میان میتوان به مواردی چون اعمال نیروی هیدرودینامیکی جریان بر پایه، وقوع آبشستگی موضعی حول پایه و افزایش سطح آب در بالادست پایه (فراآب) اشاره نمود (کریمینیا و صالحی نیشابوری، 1390). به برداشته شدن مواد کف بستر در اطراف پایهها آبشستگی پایه پل گویند. شتاب جریان ناشی از پایههای پل باعث ایجاد گردابهای نعل اسبی[1] و گردابهای دنباله[2] در اطراف پایهها میشود. گردابهای نعل اسبی که در پایین پایهها به وجود میآید اساسیترین نیروی مستقیم را که سبب فرسایش مواد بستر میگردد را ایجاد میکنند. قرارگیری پایههای پل در مسیر جریان باعث ایجاد ساختار افقی جریان میگردند (هافمن و ورهیج[3]، 1997). شکل و عمق آبشستگی موضعی اطراف پایههای پل در درجه اول به شکل هندسی پایه پل بستگی دارد. الگوی جریان و آبشستگی در اطراف پایه در شکل 1-1 نشان دادهشده است.
شکل 1-1- مکانیسم آبشستگی پایه پل (هربیچ[4]، 1984)
فرایند آبشستگی در اطراف پایه نسبتاً پیچیده است. این الگوی پیچیده جریان در چاله آبشستگی به تفصیل توسط افراد متعددی مورد بررسی قرار گرفته است که از آن جمله میتوان به هربیچ (1984)، درگاهی[5] (1987)، بریسرز ورادکیوی[6] (1991) اشاره کرد. جریانهای اصلی ایجاد کننده آبشستگی در اطراف پایه شامل جریان رو به پایین[7] در بالادست پایه، گردابهای نعل اسبی در پایین پایه، جریانهای غلتکی سطحی[8] در بالادست پایه و گردابهای دنباله در پایین دست پایه میباشد. جریان پایین رونده در نتیجه مانع شدن بدنه پایه در مقابل جریان میباشد که باعث کاهش سرعت جریان در بالادست پایه میشود. برخورد جریان پایین رونده به بستر مانند یک جت عمودی عمل میکند. برخورد جریان پایین رونده با جریان افقی لایه مرزی در نزدیکی کف، گردابهای نعل اسبی را در پایین پایه بوجود میآورد (ریچاردسون و پانچانگ[9]، 1998). بلافاصله در جلوی پایه شیاری ایجاد میگردد. دو جریان گردابهای نعل اسبی و دنباله مصالح بستر را از منطقه پایین پایه جابهجا میکنند. هرچند، با فاصله گرفتن از پایین دست پایه شدت گردابهای دنباله به سرعت کاهش مییابند (ریچاردسون و دیویس[10]، 2001). از این رو بلافاصله در پایین دست پایه مصالح بستر رسوب میکنند.
با توسعه مدلهای عددی در حال حاضر نرمافزارهای زیادی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی[11] (CFD) در سرتاسر دنیا مورد استفاده قرار میگیرد. مدلهای عددی براساس ابعاد واقعی عمل نموده و از شرایط خاص جهت تعیین سرعت جریان آشفته و آبشستگی بستر استفاده می نمایند. نرمافزار Flow-3D نرمافزاری چند جانبه و سازگار با شرایط پیچیده جریان در مدلسازی به صورت دو بعدی و سه بعدی است. این نرمافزار توانایی حل معادلات پیوستگی و اندازه حرکت یا معادلات ناویر استوکس را داراست بطوریکه میدان جریان را به صورت حجم کنترلهای مجزا در نظر میگیرد و از معادلات حاکم بر جریان سیال روی هر حجم کنترل انتگرال گرفته میشود.
روابط فراوانی برای تخمین عمق آبشستگی موضعی پایه پلها ارائه شده است. اغلب آنها از مطالعات آزمایشگاهی بدست آمدهاند و تعداد کمی از آنها نیز با بهره گرفتن از اطلاعات میدانی بازبینی شدهاند. امروزه، علم دینامیک سیالات محاسباتی مهندسین را قادر به بررسی هیدرودینامیک این پدیده نموده است. با توجه به محدودیتهای مطالعات آزمایشگاهی مانند زمان بر بودن، هزینه بالا و نیاز به امکانات آزمایشگاهی خاص خود و نیز لزوم انجام مطالعات بیشتر برای شناخت کاملتر این پدیده، نیاز به استفاده از روشهای عددی کارآمد و کم هزینه به روشنی احساس میشود، از این رو میتوان شبیهسازی عددی را گزینه مناسبی جهت بررسی خصوصیات مختلف جریان دانست؛ بنابراین در این مطالعه با بهره گرفتن از نرمافزارFlow-3D Ver.10.0.1 میدان جریان سه بعدی متلاطم و خصوصیات مختلف آن در اطراف تک پایه پل و سری گروه پایه پل با چینش متفاوت مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
هدف از این تحقیق، شبیهسازی الگوی جریان متلاطم در اطراف تک پایه و گروه پایههای پل با چینش متفاوت و در شرایط حضور و عدم حضور چاله آبشستگی با بهره گرفتن از نرمافزار Flow-3D Ver.10.0.1 میباشد. همچنین از مدلهای مختلف تلاطمی نیز جهت حل معادلات ناویر استوکس استفاده خواهد شد و در نتیجه جهت صحتسنجی مدل، نتایج بدست آمده از شبیهسازی با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه میگردند.
1-4- مروری بر مطالب سایر فصلها
در ادامه و در فصل دوم مروری بر تحقیقات و مطالعات مشابه صورت گرفته انجام میگیرد. در فصل سوم به بررسی نرمافزار مورد استفاده و روشها و مدلهای کاربردی این نرمافزار در شبیهسازی پرداخته میشود. در فصل چهارم بررسی جریان در اطراف تک پایه و گروه پایه دوتایی در شرایط حضور و بدون حضور چاله آبشستگی صورت میگیرد. این بررسی شامل مطالعه سرعتها، خطوط جریان، بردارهای سرعت و ذرات نشانگر میباشد. فصل پایانی و پنجم، نتیجهگیری از مطالعات و ذکر پیشنهادها خواهد بود.
تعداد صفحه : 121
قیمت :14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * parsavahedi.t@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
14,700 تومانافزودن به سبد خرید