مدل سازی سه بعدی جریان سیلابی در مخازن سدها با روش حجم محدود
[پایاننامه]
/سلیمان بیگی
: مهندسی عمران
، ۱۳۹۲
۲۲۹ ص
چاپی - الکترونیکی
کتابنامه در آخر پایان نامه
دکتری
مهندسی عمران
صنعتی سهند
از مسائل چالشبرانگیز مهندسی عمران و محیط زیست، میتوان به مدلسازی عددی جریان آب در محیطهای آبی مانند رودخانهها، کانالها، مخازن سدها و دریاها اشاره کرد .در این رساله یک مدل عددی جهت شبیهسازی جریانهای سیلابی در کانالهای روباز و مخازن سدها توسعه داده شده است .استفاده از معادلات سهبعدی ناویر- استوکس، فرض فشار غیر هیدرواستاتیک توام با تغییرات شدید سطح آزاد جریان سیال از ویژگیهای مدل عددی حاضر هستند .در این پژوهش، جهت مدلسازی تغییرات سطح آزاد جریان سیال از مدل عددی جریانهای دوفازی سیالهای غیرقابلتراکم استفاده شده است .در مدلسازی عددی جریانهای سیال سطح آزاد، محاسبه دقیق نیروی کشش سطحی و توجه به تغییرات شدید مشخصات سیالها در المانهای سطحی از اهمیت بسزائی برخوردار است .در مدل عددی تهیه شده، روش کسری از حجم سیال (VOF) جهت محاسبه تغییرات سطح آزاد جریان سیال و روش خطوط شیبدار (PLIC) جهت نمایش تغییرات سطح آزاد جریان سیال درون المانها استفاده میشود .گسسته سازی معادله کسری از حجم سیال برای ردیابی سطح آزاد جریان سیال با استفاده از روشهای هندسی از سادگی خاصی برخوردار است که منجر به افزایش پایداری مدلهای عددی خواهد شد .در این رساله، جهت محاسبه دقیق مشخصات صفحات سطح آزاد جریان سیال مانند بردارهای هادی عمود بر فصل مشترک سیالهای مختلف و ضرایب ثابت صفحات مذکور، روش جدیدی ارائه شده است .روش جدید با ترکیب الگوریتم ژنتیک و معادله کسری از حجم سیال بر اساس المانهای دهنده و پذیرنده، جریانهای سیال سطح آزاد را مدلسازی مینماید .در صورت استفاده از روش ترکیبی، تعداد گامهای تکراری مورد نیاز برای حل معادلات حاکم بر جریان سیال سطح آزاد به طور قابل ملاحظهای کاهش مییابد که سبب کاهش چشمگیر زمان محاسبات میگردد .ترکیب روش کسری از حجم سیال با معادلات حاکم بر جریان سیال در المانهای سطحی نیاز به روشهای خاص گسسته سازی دارد که در این رساله به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است .مزایای مدل عددی پیشنهادی و دقت نتایج حاصله از مدل عددی توسعه یافته در این رساله با مدلهای آزمایشگاهی جریان آب درون کانالهای مستقیم، مسئله شکست سد و ... مورد ارزیابی قرار گرفته است