برنامه اکسل تعیین پروفیل سطح آب برای جریان های دائمی

برنامه اکسل تعیین پروفیل سطح آب برای جریان های دائمی

دانلود برنامه اکسل (Excel) تعیین پروفیل سطح آب برای جریان های دائمی به روش گام به گام استاندارد. این فایل اکسل (قابل ویرایش) فاصله های مکانی، دبی، شیب، ضریب مانینگ و عمق اولیه را از کاربر گرفته و پروفیل سطح آب را برای یک جریان پایدار نمایش می دهد ...

---

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

اثر شدت جریان بر نشت ذرات در محیط های متخلخل

اثر جریان متقابل مطالعات پیشین از تولید کف و انتقال آن بطور اساسی در یک محیط متخلخل و یک بعدی منهی شده بود یا خاتمه پیدا کرده بود در حالیکه این حوزه بطور اساسی ناهمکن و چند بعدی بوده است برای شروع باید این شکاف و رخنه و اختلاف بین این دو را به هم ربط دهیم

دسته بندی	نفت و پتروشیمی
بازدید ها	0
فرمت فایل	zip
حجم فایل	4970 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	88

فروشنده فایل

کد کاربری 3230

تمام فایل ها

فهرست

عنوان	صفحه
فصل اول	1
جریان کفی یا صابونی در محیط های متخلخل ناهمگن	2
طرز عمل دستگاههای آزمایشگاهی	7
لایه های غیر مرتبط : تزریق پوسته ای ناهمگن	16
لایه های مرتبط پوسته تزریقی ناهمگن	19
لایه های غیر مرتبط : تزریق به پوسته همگن	21
لایه های مرتبط ، پوسته تزریقی همگن	22
فصل دوم	24
مقدمه	25
فصل سوم ( تأثیر رسوب آسفالتین بر نفوذپذیری سنگ مخزن)	33
آزمایشها	34
نصب آزمایشگاهی	38
الف) محیط متخلخل	40
ب) پمپها	40
ج) سیلندرها	42
د)خطوط انتقال و رابط ها	42
نحوه انجام آزمایشها	42
پرکردن سیاندرها	47
شستشوی سیستم	47
خشک کردن سیستم	48
تخلیه کامل سیستم	49
اندازه گیری حجم فضای خالی	49
اندازه گیری میزان نفوذ پذیری	50
تهیه و تزریق نمونه	51
تعیین نفوذ پذیری سیستم بر حسب زمان در شدت جریانهای مختلف	54
فصل چهارم ( نتایج آزمایشها )	57
رژیمهای جریانی	58
حالت گذرا Transition state	60
حالت نیمه پایا Quasisteady state	61
حالت متوالی بسته شدن Continuous plugging state	63
تأثیر شدت جریان بر نفوذ پذیری	64
لوله متخلخل نازک Slim tube	66
فصل پنجم ( مدلسازی و شبیه سازی )	68
شرح کلی	69
5-1-تئوری اضافه بر سطح (Surface wxcess theory)	71
تئوری تعمیم یافته گرویس بک و کولینس Gruesbeck&Collins	74
5-2-مسیرهای P	75
5-3-2-مسیرهای np	76
5-4-روابط دینامیکی و موازنه جرم	78
5-5-شبیه سازی (Simulation)	80
5-6-منوی برنامه	83
5-7-پارامترهای آزمایشگاهی	85
5-8-پارامترهای قابل تنظیم	85
مراجع	88

جریان کفی یا صابونی در محیط های متخلخل ناهمکن:

اثر جریان متقابل مطالعات پیشین از تولید کف و انتقال آن بطور اساسی در یک محیط متخلخل و یک بعدی منهی شده بود یا خاتمه پیدا کرده بود.

در حالیکه این حوزه بطور اساسی ناهمکن و چند بعدی بوده است برای شروع باید این شکاف و رخنه و اختلاف بین این دو را به هم ربط دهیم ، ما باید در مورد تشکیل کف، تکثیر و انتشار کف ها در محیط های متخلخل ناهمکن حلقوی مطالعاتی داشته باشیم.

دستگاههای آزمایشگاهی با مرکز یا یک هسته از سنگ ریزه های Fontainebleau بصورت استوانه ای با قطر 5Cm درون یک لوله acrylic که پر شده است با شن های تمیز attawa در یک محفظه حلقوی با قطر 8.9cm ساخته شده اند.

قابلیت نفوذ پذیری سنگ ریزه ها به سختی 0.1d می باشد در حالیکه قابلیت نفوذ پذیری شن های غیر ممکن در حدود 7d می باشد.

این آزمایشها همراه یا دون جریان متقابل در میان دو محیط متخلخل هدایت شده است با جلوگیری از جریان متقابل ، وجه ظاهری استوانه ای مانند سنگ ریزه ها با یک نوار تفلونی با گرما مچاله شده روکش شده است و نواحی حلقوی با استفاده از ماسه همانند نوع قبلی پر شده است.نیتروژن در فاز گاز می باشد و یک آلفا الفین سولفونات (alpha olefin sulfonate ) (AOS1416 )که در آب نمک یا آب شور می باشد به تشکیل کف می پردازند.

توزیع و پخش مواد اشباع فاز یونی انبار شده با استفاده از اشعه X تخمین زده میشود.

نتایج این مطالعه قابل توجه است وقتی که لایه های ناهمکن در ارتباط پیوسته ای هستند و جریان متقابل مجاز به حرکت و عبور می باشد مواد کف مانند با سرعت یکسانی در محیط متخلخل بطرف جلو حرکت می کنند در حالیکه با استفاده از عکسهای سی تی اسکن تعیین میشود اشباع زدایی با استفاده از کف املاٌ مرسوم و موثر می باشد.

در صورتی که با تزریق 1PV از گاز همراه باشد.وقتی که از جریان متقابل جلوگیری شود کف بصورت توده های جزئی همراه با شن های نفوذ پذیر بالا و انحراف جریان به طرف شن های با نفوذپذیری پایین منحرف میشود.

مواد کف مانند از میان ناحیه نفوذپذیر کم سریعتر از ناحیه ای که نفوذپذیری آن بالا می باشد به طرف جلو حرکت می کند.

کف ها و حباب های ریز بطور گسترده در یک سطح کنترل پویا (monility-control )بکار می روند و عامل تغییر تبدیل برشها برای جریان در محیطهای متخلخل می باشد.کف ها و حباب های ریز معمولاٌ تشکیل شده اند بوسیله گازهای غیر مرطوب ش ل بخار و دی اکسید کربن یا نیتروژن که پخش یا پراکنده ش

جریان کفی یا صابونی در محیط های متخلخل ناهمگنطرز عمل دستگاههای آزمایشگاهیلایه های غیر مرتبط تزریق پوسته ای ناهمگن

دانلود پایان نامه و پروژه کاهش هارمونیک های ولتاژ و جریان در سیستم قدرت

استفاده از لامپ های قوس الکتریکی بدلیل مولفه های خاص هارمونیکی توجهات خاصی را برانگیخت ولی این مسائل به اندازه اهمیت مسئله مبدل های الکترونیک قدرت در سالهای اخیر نبوده است . با پیشرفت تکنولوژی در سالهای اخیر استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت نیز افزایش چشمگیری داشته است. در طی سالهای اخیر پژوهشگران متوجه شده اند که اگر سیستم انتقال به نحو مناسبی طراحی شود به نحوی که بتواند مقدار توان مورد نیاز بارها را به راحتی تامین کند ، احتمال ایجاد مشکل ناشی از هارمونیک ها برای سیستم های قدرت بسیار کم خواهد بود . گرچه این هارمونیک ها موجب مسائلی در سیستم های مخابراتی شوند . اغلب در سیستم های قدرت مشکلات زمانی بروز کنند که خازنهای موجود در سیستم باعث ایجاد تشدید در یک فرکانس هارمونیکی شوند . در این شرایط اغتشاشات و اعوجاجها ، بسیار بیشتر از مقادیر معمول می گردند امکان ایجاد این مشکلات در مورد مراکز کوچک مصرف وجود دارد ولی شرایط بدتر در سیستم های صنعتی بدلیل درجه زیادی از تشدید رخ می دهد .

فهرست مطالب

عنوان
مقدمه
فصل اول :تعریف
۱-تعریف هارمونیک

فصل دوم : منابع ایجاد
۲-منابع ایجاد هارمونیک
۲-۱-وسایل فرومغناطیسی
۲-۲-مبدلهای الکترونیک قدرت
۲-۳-تجهیزات تخلیه ای
۲-۴-مدل سازی سیستم توزیع با بارداری قوس الکتریکی
۲-۵-منابع جدید تولید هارمونیک

فصل سوم : اثرات
۳-اثرات هارمونیک
۳-۱-اثر هارمونیک بر خازنها
۳-۲-اثر هارمونیک برروی لامپ های روشنایی و المان ها حرارتی
۳-۳-اثر هارمونیک بر ماشین های آسنکرون
۳-۴-اثر هارمونیک بر ترانسفورماتورها
۳-۵-اثر هارمونیک بر عملکرد رله
۳-۶-اثر هارمونیک بر وسایل اندازه گیری
۳-۷-اثر هارمونیک بر کلید ها
۳-۸-اثر هارمونیک بر فیوز ها
۳-۹-تاثیرات دیگر هارمونیک

فصل چهارم : روش های حذف
۴-روش های حذف هارمونیک
۴-۱-فیلتر های پسیو
۴-۲-فیلتر های اکتیو

فصل پنجم: شبیه سازی هارمونیک با نرم افزار MATLAB
۵-مقدمه
۵-۱آنالیزهارمونیکهادرسیستم)حالت.اول
۵-۱-آنالیزهارمونیکهادرسیستم )حالت دوم
۵-۱-آنالیزهارمونیکهادرسیستم)حالت سوم
۵-۱-آنالیزهارمونیکهادرسیستم )حالت چهارم)
۵-۱-آنالیزهارمونیکهادرسیستم )حالت پنجم)
۵-۱-آنالیزهارمونیکهادرسیستم )حالت ششم)
۵-۱-آنالیزهارمونیکهادرسیستم )حالت هفتم)
۵-۱-آنالیزهارمونیکهادرسیستم )حالت هشتم)
نتیجه گیری
منابع و ماخذ

دانلود - 7500 تومان