آبگرمکنهای خورشیدی پرکاربردترین سیستمهای حرارتی خورشیدی در جهانند. اصلیترین بخش آنها کلکتور خورشیدی است که انرژی تابشی خورشید را جذب کرده و به سیال عامل انتقال میدهد. استفاده از راندمان قانون اول ترمودینامیک به عنوان یکی از مهمترین پارامترها جهت معرفی و مقایسهی سیستمهای حرارتی از جمله کلکتورهای خورشیدی به طور متداول مورد استفاده قرار میگیرد. در حالیکه قانون اول ترمودینامیک به تنهایی قادر به بیان عملکرد کمی و کیفی این سیستمها نمیباشد. در این تحقیق مدلی تئوری و جامع برای تحلیل انرژی (قانون اول ترمودینامیک) و اگزرژی (قانون دوم ترمودینامیک) کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت و لولهای خلاء با لوله حرارتی ارائه شده که در آن تاثیر مولفههای طراحی کلکتور روی عملکرد آن قابل بررسی است. پس از ارزیابی و تایید این مدل با استفاده از نتایج آزمایشات عملی به بررسی تاثیر پارامترهای طراحی مختلف روی راندمان انرژی و اگزرژی کلکتور پرداخته شده است.
فهرست:
چکیده. 1
مقدمه. 2
فصل اول: کلیات... 4
1-1) هدف.. 4
1-2) پیشینهی تحقیق.. 4
1-3) روش کار و تحقیق.. 10
فصل دوم: کلکتورهای خورشیدی.. 12
2-1 ) کلکتور صفحه تخت... 12
2-1-1) ساختمان کلکتور صفحه تخت... 12
2-1-2) تاثیر آب و هوا بر کلکتور صفحه تخت 15
2-2 ) کلکتورهای لوله ای خلاء 15
2-2-1) انواع کلکتورهای لوله ای خلاء 16
2-3 ) کلکتورهای متمرکز کننده. 19
2-3-1 ) اجزای کلکتورهای متمرکز کننده 20
2-3-2 ) انواع کلکتورهای متمرکز کننده 20
فصل سوم : آبگرمکنهای خورشیدی.. 24
3-1 ) اجزای اصلی آبگرمکن های خورشیدی 25
3-1-1) کلکتور خورشیدی 25
3-1-2) مخزن ذخیره آب گرم.. 25
3-2-1 ) آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی 26
3-2-2) آبگرمکن های خورشیدی با سیستم های جابجایی اجباری 27
3-2-3) آبگرمکن های خورشیدی یکپارچه. 29
فصل چهارم : آنالیز قانون دوم ترمودینامیک... 31
4-1 ) انرژی و قانون اول ترودینامیک... 31
4-2) قانون دوم ترمودینامیک... 32
4-2-1) اگزرژی.. 33
4-2-2)اتلاف اگزرژی و تولید آنتروپی در فرایندهای ترمودینامیکی.. 38
فصل پنچم : آنالیز انرژی و اگزرژی کلکتورهای خورشیدی.. 41
5-1) کلکتور صفحه تخت... 41
5-1-1) آنالیز انرژی.. 41
5-1-2) آنالیز اگزرژی.. 44
5-2) کلکتور لولهای خلاء با لوله حرارتی.. 47
5-2-1) تحلیل حرارتی.. 47
5-2-2) راندمان انرژی.. 52
5-2-2) راندمان اگزرژی.. 52
فصل ششم : نتیجهگیری و پیشنهادات... 54
6-1) ارزیابی عملی روابط تئوری.. 54
6-1-1) کلکتور صفحه تختف... 55
6-1-2) کلکتور لولهای خلاء با لوله حرارتی.. 61
6-2) بررسی تاثیر تغییر پارامترهای طراحی بر عملکرد کلکتورها. 66
6-2-1) کلکتور صفحه تخت... 66
6-2-2) کلکتور لولهای خلاء با لوله حرارتی.. 75
6-3) جمع بندی و پیشنهادات... 77
منابع و ماخذ. 78
فهرست منابع لاتین.. 78
سایتهای اطلاع رسانی.. 80
چکیده انگلیسی.. 81
صفحه عنوان انگلیسی 82
فهرست جدولها
عنوان شماره صفحه
جدول 4-1) مقایسه بین انرژی و اگزرژی.. 34
جدول 6-1) مشخصات کلکتور صفحه تخت مورد استفاده جهت آزمایشات عملی.. 55
جدول 6-2) نتایج آزمایشات عملی کلکتور صفحه تخت... 56
جدول 6-3) مشخصات کلکتور لولهای خلاء مورد استفاده در آزمایشگاه. 61
جدول 6-4) نتایج آزمایشات عملی و تئوری کلکتور لولهای خلاء 62
عنوان شماره صفحه
نمودار 6-1) تغییرات راندمان انرژی کلکتور صفحه تخت بر حسب در دبیهای مختلف.58
نمودار 6-2) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور صفحه تخت بر حسب در دبیهای مختلف.60
نمودار 6-3) تغییرات راندمان انرژی کلکتور لولهای خلاء بر حسب در دبیهای مختلف.64
نمودار 6-4) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور لولهای خلاء بر حسب در دبیهای مختلف.65
نمودار 6-5) تغییرات دمای صفحه جاذب بر حسب تغییرات و دبی جریان.. 67
نمودار 6-6) تغییرات راندمان انرژی کلکتور صفحه تخت بر حسب و دبی جریان ورودی به کلکتور.68
نمودار 6-7) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور صفحه تخت بر حسب و دبی جریان ورودی به کلکتور.69
نمودار 6-8) تغییرات راندمان انرژی و اگزرژی کلکتور را بر حسب تغییرات قطر لولههای داخلی کلکتور.70
نمودار 6-9) تغییرات راندمان انرژی کلکتور بر حسب ضخامت عایق پشت کلکتور.71
نمودار 6-10) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور بر حسب ضخامت عایق پشت کلکتور.71
نمودار 6-12) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور بر حسب سرعت وزش باد.72
نمودار 6-13) تغییرات راندمان انرژی کلکتور بر حسب ، برای سه سیال عامل مختلف.73
نمودار 6-14) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور بر حسب ، برای سه سیال عامل مختلف.74
نمودار 6-15) تغییرات راندمان انرژی کلکتور لولهای خلاء بر حسب و دبی جریان ورودی به کلکتور.75
نمودار 6-16) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور لولهای خلاء بر حسب و دبی جریان ورودی به کلکتور.76
فهرست شکلها
عنوان شماره صفحه
شکل 2-1 ) کلکتور صفحه تخت 15
شکل 2-2) کلکتور لولهای خلاء. 16
شکل 2-3 ) کلکتور لوله ای خلاء جریان مستقیم.. 17
شکل 2-5 ) کلکتور لوله ای خلاء با دو لولهی شیشهای.. 18
شکل 2-6) نمای شماتیک کلکتور لولهای خلاء با لوله حرارتی.. 19
شکل 2-7) کلکتور سهموی خطی.. 21
شکل 2-8) کلکتور فرنل.. 22
شکل 3-1 ) ابگرمکن ترموسیفونی با کلکتور صفحه تخت... 26
شکل 3-2 ) آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی حلقه باز. 27
شکل 3-3) آبگرمکن خورشیدی با سیستم های جابجایی اجباری حلقه باز. 28
شکل 5-1) نمای شماتیک کلکتور صفحه تخت مورد بررسی.41
شکل 5-2) لوله حرارتی در حالت افقی.. 48
شکل 5-3) کلکتور لولهای خلاء با لوله حرارتی مورد بررسی.. 49
شکل 5-4) مدل الکتریکی انتقال حرارت در کلکتور لوله خلاء با لوله حرارتی.49
شکل 6-1) تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه انرژی خورشیدی.. 54
پایان نامه آنالیز حالات بالقوه شکست وخرابی
فواید اجرای MFMEA
3-6تشریح مفاهیم ستون های یک فرم MFMEA
1-3-6نام زیر سیستم و تشریح عملکرد
نام سیستم ها یا زیر سیستم های ماشین را در این ستون وارد کنید.
2-3-6حالات خرابی در ماشین
حالات خرابی در ماشین حالاتی هستند که باعث می شوند ماشین نتواند مطابق با عملکردهای طرح ریزی شده خود فعالیت کند.
حالات خرابی ماشین ممکن است به سه طریق رخ دهند:
خرابی های ماشین را به نوع دیگر نیز می توان تقسیم بندی کرد:
1-1. خرابی عملکرد در زمان دستور فعالیت.
1-2. خرابی در ایستادن عملکرد در زمان دستور توقف
1-3. سایش: ابزار در زمانی سریع تر از زمان مشخص شده در طراحی ، فرسوده شود.
به منظور یافتن حالات خرابی در MFMEA ، مانند تمام روشهای FMEA دو مسیر وجود دارد:
4-6اثر خرابی در ماشین
5-6شدت
شدت عبارت است از میزان بحرانی بودن اثر خرابی که معمولاً در سه مقوله ایمنی کاربر، توقف دستگاه و خرابی قطعه تولید شده به وسیله دستگاه دیده می شود.
تیم MFMEA برای تعیین رتبه شدت، ابتدا باید راهنمای رتبه بندی مناسبی تهیه کرده و به تصویب کلیه اعضا برسی. نمونه ای از این راهنمایی رتبه بندی که در استاندارد QS9000 پیشنهاد شده در جدول 5-1 آمده است.
6-6علل بالقوه خرابی
برای یافتن علل خرابی نیز همانند FMEA ها دو روش وجود دارد:
جدول 5-1 : راهنمای پیشنهادی انتخاب رتبه شدت
اثر | معیار : شدت اثر خرابی | رتبه |
مخاطره آمیز بدون اخطار قبلی | شدت خیلی بالا: اثر روی ایمنی اپراتور، کارخانه یا پرسنل تعمیرات و یا در تناقض با مقررات دولتی | 10 |
مخاطره آمیز با اخطار قبلی | شدت بالا: اثر روی ایمنی اپراتور، کارخانه یا پرسنل تعمیرات و یا در تناقض با مقررات دولتی | 9 |
زمان توقف خیلی زیاد یا تولید زیاد قطعات خراب | توقف بیش تر از 8 ساعت یا تولید محصول خراب طی 4 ساعت تولید | 8 |
زمان توقف زیاد یا تولید قطعات خراب | توقف بین 4 تا 7 ساعت یا تولید محصول خراب بین 2 تا 4 ساعت تولید | 7 |
زمان توقف متوسط یا تولید قطعات خراب | توقف بین 1 تا 3 ساعت یا تولید محصول خراب بین 1 تا 2 ساعت تولید | 6 |
زمان توقف کم یا تولید قطعات خراب | توقف بین 5/0 تا 1 ساعت یا تولید محصول خراب تا 1 ساعت تولید | 5 |
اثر خیلی کم | زمان توقف تا 5/0 ساعت و بدون تولید محصول خراب | 4 |
اثر ناچیز | نوسانات پارامتر (محصول یا فرآیند) داخل حدود کنترل است. تنظیم یا کنترل های دیگر پروسه لازم است. بدون تولید محصول خراب | 3 |
اثر خیلی ناچیز | نوسانات پارامتر (محصول یا فرآیند) داخل حدود کنترل است. تنظیم یا کنترل های دیگر پروسه لازم است. بدون تولید محصول خراب | 2 |
بی اثر | نوسانات پارامتر (محصول یا فرآیند) داخل حدود کنترل است. تنظیم یا کنترل های دیگر پروسه لازم نیست یا می توانیم بین دو شیفت یا در تعمیرات معمول سازمان دستگاه را چک کنیم. بدون تولید محصول خراب | 1 |
فهرست
1-مقدمه..................................................................................................6
1-1سیری در نگرش به کیفیت.......................................................................................................................7
.1-2مدیریت کیفیت جامع..............................................................................................................................8
1-3نگرش تولید بی نقص................................................................................................................................9
1-4استاندارد های نظام کیفیت....................................................................................................................10.
13………………………………………………………………………FMEA2-معرفی
...........................................................................................................................13FMEAمعنی و مفهوم1-2
....................................................................................................................................14FMEAتاریخچه2-2
........................................................................................................................................14FMEA2-3هدف
......................................................................................................................................15 FMEA2-4ویژگی
5-2کاربرد FMEA......................................................................................................................................16
2-6تاثیر FMEA بر نرخ خرابی محصول...................................................................................................16
7-2مراحل تهیه FMEA ...........................................................................................................................17
8-2فواید اجرای FMEA ................... ......................................................................................................18
).................................19System-FMEA کاربرد آنالیز حالات بالقوه خرابی در طراحی سیستم( 3
تعریف سیستم.......................................................................................................................................20 1-3
2-3تعریف System-FMEA...................................................................................................................20
3-3خروجی System-FMEA...................................................................................................................21
3-4فواید اجرای System-FMEA..........................................................................................................21
3-5نام اجزای سیستم یا زیر سیستم ها/تشریح عملکرد .......................................................................22
3-6حالات بالقوه خرابی ..............................................................................................................................22
3-7آثار بالقوه خرابی ..................................................................................................................................22
3-8شدت.....................................................................................................................................................22
3-9علل بالقوه خرابی .................................................................................................................................23
3-10وقوع ....................................................................................................................................................24
3-11کنترلهای جاری (متدها و روشهای نشحیص) ....................................................................................26
3-12رتبه تشخیص......................................................................................................................................26
3-13محاسبه RPN.....................................................................................................................................26
3-14اقدامات پیشنهادی............................................................................................................................ 27
3-15تجدید نظر در RPN .........................................................................................................................28
29………….(Design-FMEA) کاربرد آنالیز حالات بالقوه خرابی در طراحی قطعه / محصول4
4-1مبنا و هدف از تهیه FMEA ..............................................................................................................30
4-2تعریف حالات بالقوه خرابی .................................................................................................................31
4-3تعریف DFMEA................................................................................................................................31
4-4کاربردهای DFMEA ........................................................................................................................32
4-5فواید استفاده از DFMEA...............................................................................................................32.
4-6مشتری در DFMEA.........................................................................................................................32
4-7نقطه شروع کار...................................................................................................................................33
4-8آثار بالقوه حالات خرابی ....................................................................................................................34
4-9شدت (Severity) .............................................................................................................................35
4-10کلاسه بندی........................................................................................................................................35
4-11علل بالقوه خرابی .............................................................................................................................37
4-12وقوع .................................................................................................................................................38
4-13کنترلهای جاری در طراحی..............................................................................................................39
4-14تشخیص.............................................................................................................................................41
4-15نمره ریسک پذیری خرابی (RPN) ................................................................................................42
4-16اقدامات پیشنهادی...........................................................................................................................43
17-4نتایج اقدامات انجام شده..................................................................................................................44
خلاصه.........................................................................................................................................................45
46 ............................. (Process-FMAE)کاربرد آنالیز حالات بالقوه خرابی در فرآیندهای تولید5
1-5چرا از Process FMEA استفاده می کنیم؟.....................................................................................47
2-5حالت خرابی در فرآیند.......................................................................................................................47
3-5تعریف Process FMEA..................................................................................................................47
4-5کاربردهای PFMEA .........................................................................................................................47
کاربرد PFMEA در صنعت خودرو..........................................................................................................48
5-5فواید بالقوه اجرای PFMEA ...........................................................................................................48
6-5تیم PFMEA ....................................................................................................................................49
7-5نقطه شروع کار....................................................................................................................................49
8-5مراحل طراحی PFMEA ..................................................................................................................49
5-9آثار بالقوه خرابی .................................................................................................................................50
5-10شدت ...................................................................................................................................................51
5-11کلاسه بندی.........................................................................................................................................55
5-12علل بالقوه خرابی................................................................................................................................55
5-13رتبه وقوع............................................................................................................................................56
5-14کنترلهای جاری فرآیند .....................................................................................................................57
5-15رتبه تشخیص (Detection) ...........................................................................................................58
5-16محاسبه نمره ریسک پذیری خرابی (RPN) ...................................................................................59
5-17اقدامات پیشنهادی/اصلاحی (Recommended Actions) ..........................................................60
5-18مسئول و زمان اقدام پیشنهادی .......................................................................................................61
خلاصه: .......................................................................................................................................................62
63 ........... (Machinery-FMEA) کاربرد آنالیز حالات بالقوه خرابی در طراحی ماشین آلات و ابزارهای تولید
6-1تعریف MFMEA ...............................................................................................................................64
6-2فواید اجرای MFMEA ..................................................................................................................... 64
6-3تشریح مفاهیم ستون های یک فرم MFMEA.................................................................................65
6-3-1نام زیر سیستم و تشریح عملکرد...................................................................................................65
6-3-2حالات خرابی در ماشین..................................................................................................................66
6-4اثر خرابی در ماشین .............................................................................................................................66
6-5شدت ....................................................................................................................................................66
6-7وقوع حالت خرابی ..............................................................................................................................68
6-8کنترل های طراحی/کنترل های ماشین ............................................................................................68
6-9تشخیص.................................................................................................................................................69
6-10نمره ریسک پذیری خرابی RPN.......................................................................................................69
6-11اقدامات اصلاحی پیشنهادی................................................................................................................69
.........................................72. (Service-FMEA) در ارائه خدمات کاربرد آنالیز حالات بالقوه خرابی
7-1تعریف Service-FMEA.....................................................................................................................73
7-2اهداف اجرای Service-FMEA..........................................................................................................74
..................................................................................74.Service-FMEA3تشخیص ستونهای یک فرم-7
7-4شرح عملکرد (وظیفه) خدمت..............................................................................................................74
7-5حالات خرابی بالقوه ..............................................................................................................................75
7-6آثار بالقوه خرابی ..................................................................................................................................75
7-7مشخصه های بحرانی............................................................................................................................76
8-7شدت ....................................................................................................................................................76
9-7علل بالقوه خرابی .................................................................................................................................78
10-7وقوع.....................................................................................................................................................78
7-11روشهای کنترل (تشخیص) .................................................................................................................79
7-12رتبه تشخیص .......................................................................................................................................81
7-13نمره ریسک پذیری (RPN) ..............................................................................................................82
-714اقدامات پیشنهادی.............................................................................................................................83
-715تاریخ تکمیل و مسئول اجرا...............................................................................................................83
-716ثبت نتایج اقدامات اجرا شده: ...........................................................................................................83
17-7تجدید نظر در RPN...........................................................................................................................84
پایان نامه آنالیز جریان برروی سرریز اوجی براساس (CFD)در 123 صفحه ورد قابل ویرایش
چکیده:
هدف این پایاننامه تحقیق در مورد راهکارهای حل نیمه دقیق از یک طرف و شبیه سازی عددی در مورد رفتار جریان سیال بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار میباشد.
همچنین مقایسة نتایج بدست آمده بر روی سرریز اوجی بر اساس CFD یکی دیگر از اهداف این پایاننامه میباشد تا درمطالعات و طرحهای آتی با اطمینان خاطر بیشتر از مدلهای (CFD) استفاده گردد.
ضرورت تحقیق این پایاننامه گسترش استفاده از مدلهای (CFD) در داخل کشور میباشد بطوریکه مدلهای CFD در چند سال اخیر نقش بسزایی را در مسائل صنعتی و آکادمیک ایفا کرده است. در دو دهة قبل مسائل (CFD) به صورت آکادمیک مطرح بوده ولی در دهة اخیر در کشورهای پیشرفته رواج گسترهای در صنعت پیدا کرده است.
برای انتخاب بهترین طرح برای بسیاری از سدها باید با صرفه ترین و دقیقترین روش را برای بررسی چگونی رفتار جریان بر روی سرریز در صورت وقوع سیل را در نظر گرفت. تا مدتی قبل استفاده از مدل فیزیکی تنها روش بررسی بوده ولی هم اکنون استفاده از روش (CFD) رواج گستردهای پیدا کرده است که هزینه و زمان بررسی کردن را پایین آورده است.
در این پایاننامه نحوة رفتار جریان بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار با استفاده از برنامه Fluent و تحت سطوح بالا برندة مورد بررسی قرار گرفته است.
برای شبکهبندی مدل تاج سرریز سدانحرافی گرمسار از نوع شبکهبندی چند بلوکی استفاده شده است مدل تاج سرریز نیز به چهار ناحیه تقسیمبندی شده است و در حل این پروژه از مدل Vof استفاده شده است. طبق نتایج حاصل از تحقیقات به عمل آمد بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار برای 5/0=Hd/H بر روی تاج سرریز فشار منفی تشکیل نمیگردد و برای 1=Hd/H و 33/1=Hd/H بر روی تاج سرریز سد انحرافی گرمسار فشا منفی تشکیل میگردد.
فصل اول
کلیات
|
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.
فصل پنجم
نتایج آنالیز جریان بر روی سرریز سد انحرافی گرمسار
|
-1 مراحل آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار با استفاده از برنامه Fluent
به منظور از نرمافزار Fluent باید به موارد زیر توجه کرد:
5-1-1- تعریف کردن هدفهای شبیهسازی
- چه نتایجی از شبیهسازی مورد نیاز میباشد و چگونه این نتایج به کار میروند؟
- دقت مورد نیاز در مدل کردن چقدر باید باشد؟
5-1-2- انتخاب مدل محاسباتی
- چگونه یک سیستم فیزیکی باید مدل شود؟
- کجاها دامنة 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؟
5-1-3- 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 نحوة رفتار جریان بر روی سرریز اوجی سرگرمسار و دقت مورد نیاز درمدل کردن با خطای 01/0 میباشد.
سیستم فیزیکی پروژه (سرریز اوجی سد گرمسار) با استفاده از نرمافزار مدل ساز Gambit در دو یا سه بعد مدلسازی میگردد.
در انتخاب مدل فیزیکی (سر ریز اوجی سد گرمسار) جریان از نوع مغشوش و ناپایا و جریان آب تراکم ناپذیر در نظر گرفته شده است.
5-1-4- مراحل انجام پروژه تحقیقات:
هنگامی که انجام پروژه تحقیقات مورد نظر باشد باید مراحل زیر رعایت شود:
5-1-4-1 تولید شکل :
برای شروع کار بایستی مکانیزم پدیده توسط یک نرمافزار مدلساز، مدلسازی گردد. سرریز سد انحرافی گرمسار با استفاده از نقشههای موجود و معادلة سرریز توسط نرمافراز Combit مدلسازی شده است. مختصات دقیق تاج سرریز در جدول 5-1 ارائه شده است. نوک تاج سرریز نقطه (0 و 0) میباشد.
جدول 5-1 مختصات تاج و بدنة سرریز سد انحراف گرمسار
95/15 | 42/10 | 3/10 | 3/9 | 8 | 3/5 | 4 | 8/2 | 2 | 0 | X |
62/18- | 4/9- | 19/9- | 61/7- | 76/5- | 69/2- | 598/1- | 826/0- | 443/0- | 0 | Y |
5-1-4-2- شبکه بندی در نرمافزارهای پیشپردازنده:
پس از مدلسازی تاج و بدنة 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 5-2 مختصات چارچوب نواحی مرزی مدل سرریز سد انحرافی گرمسار ارائه شده است.
جدول 5-2 مختصات چارچوب نواحی مرزی مدل سرریز سد انحرافی گرمسار
22 | 22 | 25- | 25- | X |
62/18- | 14 | 14 | 62/18- | y |
پس از مشخص شدن چارچوب و مکانیزم پدیده در نرمافزار پیش پردارنده Gambit شبکهبندی مناسب انتخاب میگردد.
به طور کلی شبکه از المانها یا سلولهایی هستند که دامنه محاسباتی ما را تولید میکنند. در جریانهای متغییر سه بعدی بعضی از المانها هوا و بعضی از آنها آب میباشند.
المانهای دو بعدی: المانهای دو بعدی عمدتاً مربعی یا مستطیل هستند و در برخی از موارد متوازی الاضلاع و یا پنج وجهی میباشند.
فهرست
چکیده: 1
فصل اول/کلیات... 2
مقدمه. 3
CFD چیست؟. 6
نقش CFD در دنیای فناوری مدرن امروزی.. 7
اهمیت انتقال حرارت و جریان سیال. 10
متدهای پیشگویی.. 10
امتیازات یک محاسبه تئوری.. 11
هزینه کم. 11
اطلاعات کامل.. 12
توانایی شبیه سازی شرایط واقعی.. 12
توانایی شبیهسازی شرایط ایدهآل. 12
نارساییهای محاسبه تئوری.. 13
انتخاب متد پیشگوی.. 13
یک برنامه CFD چگونه کار میکند؟. 14
توضیح سازگاری و پایداری.. 15
فصل دوم/تاریخچه. 17
تاریخچه. 18
فصل سوم/مفاهیم اساسی پایاننامه. 24
3-1- مقدمه. 25
3-2- انتخاب دبی طرح برای سرریز. 25
3-3- شکلگیری سرریز از نوع پیوند (Ogee) 26
3-4- سرریز WES.. 28
3-4-1- طراحی هیدرولیکی سرریز WES.. 29
3-4-1- اثر ارتفاع سرریز و ارتفاع آب در سراب بر ضریب C.. 29
3-4-2- اثر شیب بدنه در سراب بر ضریب C.. 29
3-4-3- اثر ارتفاع آب و رقوم کف در پایاب بر ضریب C.. 30
3-4-4- اثر پایههای پل و دماغه سواحل بر ضریب دبی جریان. 32
3-4-5- طراحی بدنه سرریز WES.. 33
3-4-6- طراحی بدنه سرریز کوتاه بدون دریچه WES در تندابها 35
3-5- کنترلکاویتاسیون در سرریزهای بلند. 36
فصل چهارم/آشنایی با برنامه Fluent Error! Bookmark not defined.
(روشهای حل عددی استفاده شده در مدل Fluent) Error! Bookmark not defined.
4-1 قابلیتها و محدودیتهای نرمافزار فلوئنت... Error! Bookmark not defined.
4-1-1- توانائیهای نرمافزار فلوئنت... Error! Bookmark not defined.
قابلییتهای مدلسازی فیزیکی.. Error! Bookmark not defined.
الف- آشفتگی.. Error! Bookmark not defined.
ب-احتراق/واکنشهای شیمیایی.. Error! Bookmark not defined.
ج- تابش... Error! Bookmark not defined.
د- جریانهای چند فازی.. Error! Bookmark not defined.
ه- جریانهای فاز گسسته. Error! Bookmark not defined.
و- گزینههای شرائط مرزی.. Error! Bookmark not defined.
ز- توابع تعریف شونده توسط کاربر. Error! Bookmark not defined.
ح- سایر توانمندیها Error! Bookmark not defined.
توانا ئیهای جدید نسخههای سری 6 نرمافزار فلوئنت... Error! Bookmark not defined.
4-1-2- محدودیتهای نرمافزار فلوئنت... Error! Bookmark not defined.
4-2- نگاهی گذرا به چگونگی استفاده از نرمافزار فلوئنت... 43
4-2-1- چگونگی شبیهسازی جریان به روش CFD.. 44
4-2-2- راه اندازی نرمافزار فلوئنت... 46
راهاندازی نرمافزار فلوئنت در سیستم عامل UNIX.. 47
راهاندازی نرمافزار فلوئنت در سیستم عامل WINDOWS.. 47
4-3- روشهای حل معادلات... 50
4-3-1 گسستهسازی معادلات... Error! Bookmark not defined.
4-3-1-1 روش تفاضل پیشرو مرتبه اول. Error! Bookmark not defined.
4-3-1-2- روش Power Law.. Error! Bookmark not defined.
4-3-1-3- روش پیشرو مرتبه دوم. Error! Bookmark not defined.
4-3-1-4- روش QUICK.. Error! Bookmark not defined.
4-3-1-5- شکل خطی شده معادله گسسته. Error! Bookmark not defined.
4-3-1-6- پارامتر Under-Relaxation. Error! Bookmark not defined.
4-3-2- روش حل Segregated. Error! Bookmark not defined.
4-3-2-1- گسستهسازی معادله ممنتم. Error! Bookmark not defined.
روشهای میانیابی فشار. Error! Bookmark not defined.
4-3-2-2- گسستهسازی معادله پیوستگی.. Error! Bookmark not defined.
4-3-2-3- گوپلینگ سرعت-فشار. Error! Bookmark not defined.
الگوریتم SIMPLE.. Error! Bookmark not defined.
روش SIMPLEC.. Error! Bookmark not defined.
روش PISO.. Error! Bookmark not defined.
تصحیح همسایه. Error! Bookmark not defined.
تصحیح تابیدگی.. Error! Bookmark not defined.
رفتار ویژه نیروهای وزنی قوی در جریانهای چند فازی.. Error! Bookmark not defined.
4-3-3- روش حل Coupled. Error! Bookmark not defined.
4-3-3-1- فرم برداری معادلات حاکم. Error! Bookmark not defined.
پیش شرط.. Error! Bookmark not defined.
تجزیه تفاضل شار. Error! Bookmark not defined.
4-3-3-2- گام زمانی برای جریانهای پایا Error! Bookmark not defined.
روش صریح.. Error! Bookmark not defined.
4-3-3-3- گسستهسازی موقتی برای جریانهای ناپایا Error! Bookmark not defined.
گام زمانی صریح.. Error! Bookmark not defined.
قدم زنی دوگانه. Error! Bookmark not defined.
4-4 روش چند شبکه. Error! Bookmark not defined.
4-4-1 تقریب... Error! Bookmark not defined.
اصول روش چند شبکهای.. Error! Bookmark not defined.
انتقال اطلاعات... Error! Bookmark not defined.
چند شبکهای بیسازمان. Error! Bookmark not defined.
4-3-3-4- چرخههای چند شبکه. Error! Bookmark not defined.
4-3-3-5- روش چند شبکهای جبری (AMG) Error! Bookmark not defined.
4-4- مدلهای تابشی و حرارتی.. Error! Bookmark not defined.
4-4-1- کاربردهای انتقال حرارت تشعشعی.. Error! Bookmark not defined.
4-4-2- تشعشع خارجی.. Error! Bookmark not defined.
4-4-3- انتخاب یک مدل تشعشع. Error! Bookmark not defined.
4-4-4- مدل تابشی DTRM... Error! Bookmark not defined.
- تئوری و معادلات حاکم مدل DTRM... Error! Bookmark not defined.
مسیریابی پرتو. Error! Bookmark not defined.
دستهبندی.. Error! Bookmark not defined.
شرط مرزی مدل DTRM در دیوارهها Error! Bookmark not defined.
شرط مرزی مدل DTRM در ورودیها و خروجیهای جریان. Error! Bookmark not defined.
4-4-5- مدل تابشی P--1. Error! Bookmark not defined.
تئوری و معادلات مدل P-1. Error! Bookmark not defined.
- پراکندگی غیر همگن.. Error! Bookmark not defined.
- اثرات ذره در مدل P-1. Error! Bookmark not defined.
- شرط مرزی مدلP-1 در دیوارهها Error! Bookmark not defined.
شرط مرزی مدل P-1 در ورودیها و خروجیهای جریان. Error! Bookmark not defined.
4-4-6- مدل تابشی راسلند. Error! Bookmark not defined.
- تئوری و معادلات مدل راسلند. Error! Bookmark not defined.
شرط مرزی راسلند در ورودیها و خروجیهای جریان. Error! Bookmark not defined.
4-4-7- مدل تابشی D O.. Error! Bookmark not defined.
- تئوری و معادلات مدل DO.. Error! Bookmark not defined.
4-5- جریانهای چندفازی.. 55
4-5-1- مدل حجم سیال(VOF) 56
4-5-1-1- تئوری مدل VOF.. 57
میانیابی در مرز تقابل بین فازها 58
- روش تجدید ساختار هندسی.. 59
- روش Donor-Acceptor. 60
- روش صریح اولر. 60
- روش ضمنی.. 61
- کشش سطح.. 62
- چسبندگی دیواره 63
4-5-2- چگونگی استفاده از مدل VOF.. 64
- فعال سازی مدل VOF.. 65
- تعریف فازها 66
- فعال سازی کشش سطحی و چسبندگی دیواره 66
- انتخاب فرمولاسیون VOF.. 66
- چند مثال نمونه. 68
تنظیم پارامترهای شبیهسازی جریان ناپایا برای مدل VOF.. 68
وارد کردن نیروی وزن در محاسبات VOF.. 69
تعیین شرائط مرزی.. 70
- تعیین شرائط اولیه کسرهای حجمی.. 71
- استراتژیهای حل.. 71
پس پردازش مدل VOF.. 73
4-5-2- مدل کاویتاسیون. 73
4-5-2-1- تئوری مدل کاویتاسیون. 74
- معادله کسر حجمی.. 74
- محاسبه انتقال جرم بین فازها 75
4-5-2-2- چگونگی استفاده از مدل کاویتاسیون. 76
- فعال کردن مدل کاویتاسیون. 76
- تعریف فازها 77
- تنظیم پارامترهای مدلسازی کاویتاسیون. 77
- تأثیر نیروی وزن در محاسبات کاویتاسیون. 78
- تعیین شرائط مرزی.. 78
- استراتژی حل.. 78
4-5-3- مدل اختلاط خطای جبری (ASM) 78
4-5-3-1- تئوری مدل اختلاط خطای جبری (ASM) 79
- معادله کسر حجمی فاز ثانویه. 81
4-5-3-2- چگونگی استفاده از مدل ASM... 82
- فعال کردن مدل ASM... 82
- تنظیم پارامترهای مدل ASM... 83
- تعیین شرائط مرزی.. 83
- تعیین شرائط اولیه کسرهای حجمی.. 84
- استراتژی حل.. 84
فصل پنجم/سد انحرافی گرمسار. Error! Bookmark not defined.
5-1- سد انحرافی گرمسار: 85
مقدمه: 85
5-2- مشخصات جغرافیای و عمومی سد انحراف گرمسار. 86
فصل ششم/نتایج آنالیز جریان بر روی سرریز سد انحرافی گرمسار. 92
6-3 مراحل آنالیز جریان بر روی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار با استفاده از برنامه Fluent 93
6-3-1- تعریف کردن هدفهای شبیهسازی.. 93
6-3-2- انتخاب مدل محاسباتی.. 93
6-3-3- انتخاب مدل فیزیکی.. 93
6-3-4- مراحل انجام پروژه تحقیقات: 94
6-3-4-1 تولید شکل : 94
6-3-4-2- شبکه بندی در نرمافزارهای پیشپردازنده: 94
6-3-4-3- انواع شبکه بندی.. 96
6-3-4-4- شبکهبندی سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار: 97
6-3-4-5- بررسی شبکهبندی مدل سرریز اوجی انحرافی گرمسار. 98
6-3-5- تعیین شرایط مرزی برای شبکهبندی مدل سرریز اوجی سد انحرافی گرمسار. 102
6-3-6- انتخاب شیوه محاسباتی و فرمول بندی حل مدل سرریز اوجی سد گرمسار در برنامه Fluent 104
6-3-7- تعیین خواص سیال. 104
فصل هفتم/بحث و نتیجهگیری.. 110
نتیجهگیری و پیشنهادات : 111
پیشنهادات: 112
مراجع و منابع. 113
آنالیز تیرها با استفاده از روش المان محدود
در روش المان محدود ابتدا سازه به یک یا چند سری المان سازه ای تجزیه می شود که هر سری از این المان ها دارای الگوی هندسی و فرضیات فیزیکی مشابهی می باشند. این المان ها را المان محدود می نامند. این المان ها شکل سازه را مشخص می کنند و توسط نقاط گرهی به المان های مجاور مرتبط می شوند.
برای هر المان می توان یک سری معادلات را در نظر گرفت که کمیتهای فیزیکی را به یکدیگر مربوط می سازند. از سرهم بندی معادلات همه این المان ها، معادلات مربوط به کل سازه بدست می آید که این معادلات بصورت یک دستگاه معادلات چند مجهولی می باشند و به خوبی با کامپیوتر قابل حل هستند. با اعمال شرایط مرزی و بارگذار ( برای مسائل سازه ای ) می توان این دستگاه معادلات را براحتی حل و مجهولات را تعیین نمود و با جایگذاری این مقادیر در معادلات مربوط به المانها، توزیع تنش و تغییر مکان را برای تمام جسم تعیین نمود.
در فصل دوم پروژه روشهای اساسی برای فرمولاسیون المان، سرهم بندی، و تحلیل به روش المان محدود با استفاده از المان خرپایی توضیح داده شده است. در فصل سوم فرمولاسیون و روشهای تحلیل بر اساس روش سختی می باشند. در این روش ابتدا تغییر مکانها و چرخشها و سپس با استفاده از آنها نیروها و لنگرهای داخلی تعیین می شوند.
فهرست مطالب
چکیده ..........................................................................................................1
مقدمه ..........................................................................................................2
فصل اول : کلیات
فصل دوم :
2-1 معادلات سختی برای یک میله خرپایی در مختصات محلی ...............................7
2-2 معادلات سختی با استفاده از روش انرژی ....................................................10
2-3 معادلات سختی با استفاده از روش تعادل تنش کرنش .....................................12
2-4 روش تبدیل مختصات ..............................................................................16
2-5 روش تعادل تنش – کرنش....................................................................... 18
فصل سوم :
3-1 تیرها...................................................................................................50
3-2 خواص معادلات سختی المان تیر................................................................58
3-3 کاربرد المانهای قاب مسطح .....................................................................90
نتیجه گیری................................................................................................103
منابع و ماخذ
منابع لاتین ................................................................................................104
سایت های اطلاع رسانی .............................................................................105
پایان نامه کاربرد روش آنالیز دینامیکی افزایشی IDA در بررسی رفتار لرزه ای سکوهای ثابت فلزی دریائی
چکیده
تقاضا برای تولید و استخراج نفت و گازدر سرتاسر جهان از چند دهه گذشته در حال رشد بوده است . به دنبال تلاشها برای اکتشاف و استخراج نفت از منابع انرژی دریایی ، فرم های سازه ای گوناگونی برای سکوهای دریایی پیشنهاد گردیده است . یک سکوی ثابت فلزی دریایی مجموعه ای متشکل از عناصر مختلف سازه ای نظیر شمع ها، جاکت و عرشه با عملکردهای متفاوت در برابر زلزله می باشد. آرایش مهاربندهای سکو نقش مهمی در عملکرد لرزه ای آن دارد، بطوریکه در آیین نامه های مختلف منجمله آیین نامه API حالتهای مختلفی برای آن پیشنهاد گردیده است .
آنالیز دینامیکی غیرخطی افزایشی (IDA) روش جدیدی است که با استفاده از آن تخمین نیاز و ظرفیت سازه امکان پذیر می باشد. این امر از طریق تحلیل دینامیکی غیرخطی و به کمک دسته رکوردهایی با مقیاس های متعدد انجام می شود. این روش کارایی های بسیاری دارد که از جمله مهمترین آنها محاسبات زلزله بر اساس عملکرد (PBEE)١ ، بخصوص ارزیابی میانگین فراوانی سالانه (MAF)
تجاوز یک سطح مشخص نیاز سازه ای (بطور مثال ماکزیمم نسبت انحراف میان طبقات در تمام طبقات max یا یک ظرفیت حالت حدی مشخص (بطور مثال ناپایداری کلی دینامیکی ) می باشد. با توجه به اهمیت سکوهای ثابت دریایی مطمئناً استفاده از روش آنالیز دینامیکی افزایشی که دارای توانایی های زیادی برای درک رفتار سازه است می تواند بسیار مفید واقع شود.
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
چکیده ................................................................................................................................................۱
مقدمه ................................................................................................................................................۲
فصل اول : کلیات ....................................................................................................................................۴
۱-۱) هدف از تحقیق ...............................................................................................................................................۵
۱-۲) پشی ینه تحقیق ................................................................................................................................................۵
۱-۳) روند انجام پایان نامه .....................................................................................................................................۶
۱-۳-۱) فصل بندی پ یان نامه ..............................................................................................................................۶
۱-۳-۲) روند گام به گام پایان نامه ......................................................................................................................۸
۱-۴) آشنایی با سکوهای دریایی و تاثیر عوامل محیطی بر آنها ....................................................................۹
۱-۴-۱) سکوهای ثابت نوع شابلونی ...................................................................................................................۱۰
۱-۴-۲) سکوهای بتنی .........................................................................................................................................۱۷
۱-۴-۳) بررسی سکوهای مناسب جهت استقرار در خلیج فارس ................................................................۲۱
۱-۴-۴) داده های ز ین شناسی ........................................................................................................................۲۱
۱-۴-۵) تاثیر عوامل محیطی بر سکوهای دریایی ..........................................................................................۲۲
۱-۴-۶) ملاحظات آئین نامه ای برای تحلیل سکوهای دریایی ...................................................................۲۶
۱-۴-۷) ضوابط شکل پذیری و انواع مهاربندیهای توصیه شده در آئین نامه API ........................ ........۲۹
فصل دوم : روشهای تحلیل سکوهای دریایی .........................................................................................۳۴
۲-۱) انواع آنالیزها ..................................................................................................................................................۳۵
۲-۲) تحلیل لرزه ای سکوهای دریایی ..............................................................................................................۳۷
۲-۲-۱) روش ضریب زلزله ..................................................................................................................................۳۸
۲-۲-۲) روش ضریب زلزله اصلاح شده ............................................................................................................۳۸
۲-۲-۳) روش طیف پاسخ ....................................................................................................................................۳۹
۲-۲-۴) روش تاریخچه زمانی .............................................................................................................................۳۹
۲-۲-۵) روش تغییرشکلهای لرزه ای ................................................................................................................۳۹
۲-۳) آنالیز دینامیکی افزایشی ............................................................................................................................۴۰
۲-۳-۱) تعریف و ملزومات تحلیل دینامیکی افزایشی تک رکورده .............................................................۴۲
۲-۳-۲) تحلیل دینامیکی افزایشی چند رکورده .............................................................................................۴۵
۲-۳-۳) الگوریتم کلی روش IDA .....................................................................................................................۴۷
۲-۳-۴) انتخاب الگوریتم ردیابی ........................................................................................................................۵۱
۲-۳-۵) ساختن منحنی های IDA با درون یابی ...........................................................................................۵۵
۲-۳-۶) موارد دیگر در مورد منحنی های IDA .............................................................................................۵۶
۲-۳-۷) تعریف حالات حدی در یک منحنی IDA .......................................................................................۵۹
۲-۳-۸) محاسبات PBEE ..................................................................................................................................۶۴
۲-۴) شتاب طیی ف .................................................................................................................................................۶۶
فصل سوم : معرفی نرم افزار Opensees ....................................................................................................۶۷
۳) معرفی نرم افزار ...............................................................................................................................................۶۸
۳-۱) ساخت مدل .................................................................................................................................................۶۹
۳-۱-۱) انواع مدلهای مصالح تک محوره .........................................................................................................۶۹
۳-۱-۲) انواع مدلهای مقاطع ..............................................................................................................................۷۰
۳-۱-۳) انواع المان (اعضاء) ................................................................................................................................۷۰
۳-۱-۴) تبدیلات هندسی ...................................................................................................................................۷۱
۳-۲) آنالیز ..............................................................................................................................................................۷۱
۳-۳) ثبت کننده ...................................................................................................................................................۷۳
۳-۴) فرضیات مدل سازی در OPENSEES ................................................................................................۷۴
۳-۴-۱) مدل سازی یرها و ستون ها ..............................................................................................................۷۴
۳-۴-۱-۱) المان های تری - ستون بر اساس نیرو ...........................................................................................۷۴
۳-۴-۱-۲) المانهای تری - ستون بر اساس تغییرمکان ...................................................................................۷۵
۳-۴-۲) مدل سازی مهاربندها ...........................................................................................................................۷۶
فصل چهارم : مشخصات سکو و جزئیات مدل سازی ..........................................................................۷۷
۴-۱) انتخاب و ویژگی سکو ...............................................................................................................................۷۸
۴-۲) حالت های مختلف مهاربندی انتخاب شده ..........................................................................................۸۳
۴-۳) جزئیات مدل سازی در نرم افزار OPENSEES .................................................................................۸۶
۴-۴) تحلیل مودال ...............................................................................................................................................۸۷
فصل پنجم : روند آنالیز مدل ها و مقایسه نتایج ...................................................................................۹۲
۵-۱) مقدمه ............................................................................................................................................................۹۳
۵-۲) انتخاب شتاب نگاشتها ...............................................................................................................................۹۳
۵-۳) نحوه انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی .................................................................................................۹۷
۵-۴) نتایج مدل شماره ۱ .................................................................................................................................۱۰۳
۵-۵) نتایج مدل شماره ۲ .................................................................................................................................۱۱۲
۵-۶) نتایج مدل شماره ۳ ................................................................................................................................۱۲۰
۵-۷) نتایج مدل شماره ۴ ................................................................................................................................۱۲۹
۵-۸) خلاصه سازی منحنی های IDA..........................................................................................................۱۳۸
۵-۹) محاسبه و مقایسه ظرفیت حالات حدی برای هریک از مدلها .......................................................۱۴۱
۵-۹-۱) سطح عملکرد آستانه فروریزش .......................................................................................................۱۴۱
۵-۹-۲) سطح عملکرد قابلیت بهره برداری بی وقفه ..................................................................................۱۴۳
۵-۱۰) محاسبات PBEE برای سکو ..............................................................................................................۱۴۳
فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات ................................................................................................۱۴۴
۶-۱) نتایج حاصل در این پایان نامه ..............................................................................................................۱۴۵
۶-۲) ارائه پیشنهادات ........................................................................................................................................۱۴۷
منابع و مأخذ : ...................................................................................................................................................۱۴۸
فهرست منابع فارسی .........................................................................................................................................۱۴۸
فهرست منابع انگلیسی .....................................................................................................................................۱۴۹
چکیده انگلیسی ..................................................................................................................................................۱۵۲
پایان نامه آنالیز کمی آب
قسمتی از متن:
تلفات با دبی بیش از 500 لیتر در ساعت در فشار 50 متر به عنوان شکستگی محسوب می گردند. شکستگیها بر اساس مدت زمان آگاهی از وقوع آنها، در هر دو گروه طبقه بندی و بررسی می گردند
- شکستگی های گزارش شده '(Reported Bursts)
- شکستگی های گزارش نشده (Unreporter Bursts)
در این بخش (3-2-2) تفاوتها و خصوصیات این دو نوع شکستگی مورد بررسی قرار گرفته است. در روش دیگری تلفات فیزیکی بر اساس محل وقوع آنها در شبکه تقسیم بندی می گردند و شامل تلفات بر روی لوله های اصلی توزیع، لوه های درون اشتراک، لوله های فرعی اتصال به مشترکین، لوله های اصلی انتقال و مخازن سرویس می باشد، که تلفات در هر یک از این بخشها به دونوع تلفات زمینه و شکتگی تقسیم می شود (Uk/WI Report E)
تلفات غیر فیزیکی به حجم آبی گفته می شود که بر خلاف تلفات فیزیکی به مصرف مشترکین رسیده ولی هزینه ایی بابت آن دریافت نگردیده است. تلفات غیر فیزیکی بر اثر عوامل مختلف انسانی، ابزاری و یا مدیریتی در شبکه به وجود می آید. یکی از مهمترین مولفه های تلفات غیر فیزیکی تلفات ناشی از خطای ابزار اندازه گیری می باشد. منظور از ابزار اندازه گیری، کنتورها می باشند. معمولا بخشی از مصرف مشترکین به علت خطای کنتورها ثبت نمی گردد. به این حجم آب ثبت نشده، تلفات غیر فیزیکی ناشی از خطای ابزار اندازه گیری می گویند.
همچنین بخش دیگری از تلفات غیر فیزیکی مربوط به انشعابات غیرمجاز می باشد که مصرف آنها اندازه گیری و محاسبه نمی گردد. مولفه های دیگر تلفات غیر فیزیک ناشی از خطاهای مختلف مدیریتی وانسانی شرکتهای آن می باشد. این مولفه ها در بخش (3-3) به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند.
از حدود سه دهه پیش با احساس کمبود منابع آب ونیز عدم تطبیق هزینه ها و در آمدهای شرکتهای آب، نخستین گامها جهت آنالیز آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری برداشته شد در ابتدا آب به حاسب نیامده به مفهوم فراگیر فعلی مورد توجه قرار نگرفته بود و مطالعات و تحقیقات در این زمینه، تنها به مسئله نشت و عوامل موثر بر آن محدود می گشت.
کشور انگلستان از پیشگامان در این زمینه می باشد. گزارش معروف به Repot 26 که در سال 1980 توسط WRC منشتر گردید. نتایج چندین سال بررسی همه جانبه در زمینه نشت و تلفات ناشی از آن را در بر می گرفت.
نتایج بررسیهای اولیه در شبکه های مختلف نشان دهنده تاثیر قابل توجه فشار در میزان نشت در شبکه های توزیع آب شهری بود. با این حال در هیچ یک از بررسیها یک رابطه واحد و فراگیر بین فشار و نشست به دست آورده نشد و روابط بدست آمده تنها قابلیت کاربرد در همان شبکه را دارا بودند. مهمترین رابطه تجربی که در این زمینه نشت با فشار در شبکه های توزیع شهری با نتایج به دست آمده از روابط تئوری متفاوت است. با توجه به اهمیت روابط فشار – نشت در آنالیز آب به حساب نیامد، کلیه روابطی که تا کنون در این زمینه به دست آمده در بخش (2-8) به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته اند.
در حالیکه نخستین تحقیقات در زمینه نشت در انگلستان با توصیه به توقف تحقیقات در این زمینه به علت عدم دستیابی به یک رابطه کلی و ثابت بین فشار و نشت درشبکه های توزیع آب شهری پایان یافت (Lambert 1994) تحقیقات جدیدی در این زمینه در کشورهای ژاپن و آمریکا در حال انجام بود به عنوان مثال می توان به تحقیقات آزمایشگاهی جهت شبیه سازی نشت در شبکه های توزیع از طریق لوله های مستغرق در آب در سال 1984 در کشور ژاپن اشاره نمود.
فهرست مطالب:
1-2هدف از انجام این تحقیق.. 5
1-3مروری بر مطالب فصلهای بعدی.. 6
فصل دوم. 8
مروری بر ادبیات فنی.. 8
2-1مقدمه. 8
2-2- آنالیز آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری.. 8
2-3 آب به حساب نیامده در شبکه های توزیع آب شهری (U.F.W) 9
الف) تلفات فیزیکی.. 10
1-تلفات زمینه (Background Losses) 11
2-شکستگی ها (Bursts) 11
ب- تلفات غیر فیزیکی.. 12
2-4 تاریخچه فعالیتهای انجام شده جهت آنالیز آب به حساب نیامده. 13
2-5 روشهای آنالیز آب به حساب نیامده. 15
2-6- حداقل جریان شبانه (NFM) 19
2-6-2 مولفه های حداقل جریان شبانه. 20
26-3 عوامل موثر بر حداقل جریان شبانه. 21
2- شکستگی ها (Bursts) 21
3- مصارف شبانه. 21
2-6-3-1 تغییرات حداقل جریان شبانه با ابعاد ایزوله. 22
2-6-3-2 تاثیر فرکانس اندازه گیری حداقل جریان شبانه. 22
2-6-3-3 تاثیر تدوام اندازه گیری حداقل جریان شبانه. 22
2-6-3-4 تاثیر فشار بر حداقل جریان شبانه. 23
2-7 استفاده از مفهوم BABE در آنالیز آب به حاسب نیامده. 23
2-8 فشار در شبکه های توزیع آب شهری.. 25
2-8-1 بررسی وضعیت کلی فشار در شبکه. 25
2-8-1-1- خطوط همفشار. 26
2-8-1-2 فشار متوسط شبانه منطقه ای (AZNP) 26
1-روش نقطه اندازه گیری شاخص (جایگزین) 27
2-روش منحنی تراز وزنی شده. 27
3-روش مشترکین 28
2-8-2-2 رابطه توانی بین فشار (AZNP) و حداقل جریان شبانه (NFM) 30
2-8-2-3- رابطه فشار- شاخص نشت.. 32
2-8-2-4 رابطه فشار- نشت با استفاده از مفهوم (FAVAD) 33
2-9 خلاصه و نتیجه گیری.. 37
متدولوژی.. 38
آنالیز آب به حساب نیامده. 38
3-1 مقدمه. 38
3-2 آنالیز تلفات فیزیکی در شبکه های توزیع آب شهری.. 40
3-2-1 آنالیز تلفات زمینه. 41
3-2-1-1 چار چوب عملکرد در آنالیز تلفات زمینه. 41
-گام اول 41
گام دوم. 41
گام سوم. 42
گام چهارم: 42
3-2-1-2 اندازه گیری حداقل جریان شبانه. 44
3-2-1-2-1 شناسایی و پیمایش محدوده ایزوله. 44
3-2-1-2-2 اندازه گیری و تصحیح حداقل جریان شبانه. 45
ب- تصحیح میزان جریان.. 46
1-فاکتور تصحیح فشار (PCF) 46
1- فاکتور تصحیح تداوم اندازه گیری (SDCF) 49
3-2-1- 3-برآورد آب تحویل شده شبانه. 50
3-2-1-3-1 انحراف معیار استاندارد آب تحویل شده شبانه. 51
3-2-1-4 ارزیابی و محاسبه تلفات زمینه شبانه و روزانه ایزوله. 53
3-2-1-4-1 گام اول: تخمین اولیه تلفات زمینه روزانه. 53
3-2-1-4-2گام دوم: فاکتور ساعت- روز و محاسبه تلفات زمینه شبانه اولیه. 57
الف- استفاده از رابطه جذر فشار. 58
ج- استفاده از ضریب توصیه شده در Report 26. 59
3-2-1-4-3- گام سوم: محاسبه حجم اضافی (Excess Volume) (EV) 60
3-2-1-4-4گام چهارم: مکان یابی و ارزیابی شکستگیهای گزارش نشده (URB) 61
1-تعیین نقاط و مسیرهای فشار سنجی با استفاده از شبیه سازی هیدرولیکی.. 62
4-افزایش حساسیت گره های فشار سنجی نسبت به وقوع شکستگی.. 64
5- تعیین محل دقیق وقوع شکستگی با استفاده از دستگاههای نشت یاب.. 65
3-2-1-4-5گام پنجم: تعیین مقدار دقیق تلفات زمینه شبانه. 66
3-2-1-4-6 گام ششم: اصلاح فاکتور تصحیح فشار و فاکتور ساعت – روز. 68
5-تعیین فاکتور تصحیح فشار و فاکتور ساعت- روز. 70
3-2-1-4-7 گام هفتم: محاسبه تلفات زمینه روزانه اصلاح شده. 70
3-2-1-5 جدول محاسباتی (Spreadsheet) آنالیز تلفات زمینه. 72
3-2-2 ارزیابی تلفات ناشی از شکستگی ها 79
1-دبی شکستگی (Burst Flow Rate) 79
2-تداوم شکستگی (Duration) 80
3-فرکانس شکستگی (Frequency) 81
3-2-2-1 محاسبه کل تلفات سالانه ناشی از شکستگیهای در ایزوله. 82
3-2-2 حجم کل تلفات فیزیکی در ایزوله. 82
3-3 آنالیز تلفات غیر فیزیکی در شبکه های توزیع آب شهری.. 83
3-3-1 تلفات غیر فیزیکی ناشی از خطای بهره برداری (Eo) 84
3-3-2- تلفات غیر فیزیکی ناشی از خطای مدیریتی (EM) 85
3-3-3 تلفات غیر فیزیکی ناشی از خطای انسانی (EP) 86
3-3-4 تلفات غیر فیزیکی ناشی از خطای ابزار اندازه گیری (EE) 87
3-3-4-1 منحنی دقت کنتور. 87
3-3-4-2 خطا در اندازه گیری دبی استارت (شروع به حرکت کنتور) 89
3-3-4-3 تلفات غیر فیزیکی ناشی از خطا در اندازه گیری از دبی حداقل تا دبی حداکثر. 90
3-3-4-4 تلفات غیر فیزیکی ناشی از خرابی کنتورها 93
3-3-4-5 حجم کل تلفات غیر فیزیکی از خطای ابزار اندازه گیری.. 94
3-3-5تلفات غیر فیزیکی ناشی از انشعابات غیر مجاز (Eu) 94
3-3-6 تلفات غیر فیزیکی ناشی از اشتراک غیر مجاز (Eu') 94
3-3-7 تلفات غیر فیزیکی ناشی از مصارف مجاز اندازه گیری نشده (Ea) 94
3-3-8 حجم کل تلفات غیر فیزیکی سالانه. 95
3-4 تعیین درصد سالانه تلفات فیزیکی و تلفات غیر فیزیکی و مولفه های آنها 95
3-5 خلاصه و نتیجه گیری.. 96
در روش ارائه شده در این مقاله که تلفیقی از یک مدل ریاضی برای آنالیز آب به حساب نیامده با نرم افزارهای تحلیل هیدرولیکی شبکه می باشد، مکانیزم ارزیابی به گون های طراحی گردیده که همواره نتایجی دقیق و مطابق با آخرین وضعیت شبکه بدست آید. بدین منظور، ابتدا با استفاده از یک مدل ریاضی که تابعی از طول، جنس و عمر اجزا شبکه می باشد، برآورد اولیه ای از تلفات شبانة زمینه بدست م یآید. از سوی دیگر با شبی هسازی هیدرولیکی شبکه درهنگام شب، نقاط مشکوک به شکستگی و میزان حساسیت آنها جهت عملیات فشارسنجی، شناسایی م یگردند. این نواحی با استفاده از نتایج مربوط به اندازه گیری حداقل جریان شبانه، عملیات فشارسنجی در شبکه، شبیه سازی هیدرولیکی و استفاده از دستگاههای نشت یاب، مورد شناسایی قرار گرفته و تلفات ناشی از آنها ارزیابی م یگردد. سپس با استفاده از نتایج بدست آمده، مقادیر تخمین اولیة تلفات اصلاح گردیده و میزان هریک از مؤلف ههای تلفات شبانه، محاسبه می شود. بادرنظر گرفتن روابط فشار – نشت و روند توسعه شبکه، میزان هر یک ازاین مؤلف هها در حال حاضر و نیز در سالهای آینده نیز مورد ارزیابی قرار می گیرد. برای نشان دادن صحت و دقت متدولوژی پیشنهادی، مدل ایجاد شده بر روی داده های یک منطقة پایلوت در شهر تبریز اجرا گردیده و اجزای مختلف آب به حساب نیامده مورد محاسبه و تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. با به کارگیری این روش در تجزیه و تحلیل اطلاعات در سیستمهای اطلاعات جغرافیایی(GIS) شبکههای آبرسانی شهری، میزان آب به حساب نیامده در شبکه در هر زمان موردنظر، قابل ارزیابی می باشد.
شبکه های توزیع آب شهری، آب بحساب نیامده، شبیه سازی هیدرولیکی