۱۲۷۴۴پ
per
شبیه سازی تراوش با استفاده از مدل آنالوگ مایع
/الناز شرقی
: دانشکده فنی مهندسی عمران
۱۱۹ص
چاپی
دکتری
در رشتة مهندسی عمران گرایش سازه های هیدرولیکی
۱۳۹۳/۰۱/۲۵
دانشگاه تبریز
تحلیل تراوش نقش مهمی در طراحی سازه های هیدرولیکی، زیست محیطی و مهندسی عمران دارا می باشد .علی الخصوص در سازه های هیدرولیکی نظیر سدهای خاکی، خرابیهای ناشی از نشت بطور عمده ای متأثر از تراوشهای کنترل نشده از بدنه و پی سد می باشند .هدف اصلی این تحقیق ارائه یک مدل جدید آنالوگ برای مدلسازی آزمایشگاهی تراوش و بررسی توانایی این مدل در تشریح نحوه رویداد و تحلیل این پدیده و نیز سایر موضوعات هیدرولوژیکی به عنوان یک ابزار کمک آموزشی می باشد .برای این منظور پس از معرفی مدل آنالوگ مایع و اجزای تشکیل دهنده آن، معادلات حاکم بر مدارات آنالوگ مایع در حالت توزیعی استخراج شده و نحوة مقیاس بندی و ساخت این مدل در آزمایشگاه تشریح گردید .هر سیستم آنالوگ مایع متشکل از چند مدار آنالوگ مایع بوده و هر مدار در حالت توزیعی نیز از دو عضو اصطکاکی و مخزنی تشکیل می شود که این مدارات می توانند به فرمهای مختلف با هم ترکیب و تشکیل یک سیستم آنالوگ مایع با معادله دیفرانسیل حاکمه مشخص بدهند .علاوه بر این دو عضو، عضو سرریزی با هد ثابت برای ثابت نگه داشتن هد آب در مرزهای ورودی و خروجی مدار مورد استفاده قرار می گیرد .عضو مخزنی یک مخزن با سطح مقطع ثابت در حالت خطی بوده و بالاخره عضو اصطکاکی که می‌تواند بر اساس قانون دارسی برای یک محیط متخلخل و یا قانون هاگن- پوازوی ساخته شود نیز برای متناسب کردن دبی خروجی با حجم آب در عضو مخزنی مورد استفاده قرار می‌گیرد .در ادامه، مدلسازی تراوش از بدنه سد خاکی ستارخان طرح شده و مدل آنالوگ مایع مربوطه طراحی و ساخته و سپس با اعمال شرایط مرزی مقیاس شد بالادست و پائین دست سد و نیز شرایط اولیه، مدل ساخته شده مورد آزمایش قرار گرفت .بدین منظور آزمایشات طی دو مرحله انجام گرفت :ابتدا تراوش از بدنه سد در حالت دائمی مدلسازی شده و در مرحله دوم پاسخ مدل آنالوگ مایع تحت شرایط غیر دائمی ارزیابی گردید .در این راستا داده های سطح ایستابی در پیزومترهای کار گذاشته شده در بدنه سد ستارخان و نیز داده های دوره یک ماهه پس از آب اندازی سد برای واسنجی و صحت سنجی مدل در طی آزمایشات دائمی و غیر دائمی بکار گرفته شدند .علاوه بر آن به منظور مقایسه و بررسی بیشتر قابلیتهای مدلLAM ، از هر دو نوع مدل ریاضی) مبتنی بر نگرش فیزیکی و جعبه سیاه (برای شبیه سازی انجام شده استفاده شد .در این راستا از مدلهای مبتنی بر نگرش فیزیکی تفاضلات محدود و المانهای محدود و نیز مدل جعبه سیاه شبکه عصبی مصنوعی استفاده گردید .در مدل شبکه های عصبی مصنوعی نیازی به ساده سازیهای مسأله و یا دخالت دادن فرضیات متعدد در مدل نمی باشد با علم به این مطلب که این مدل جعبه سیاه توانایی ارائه توضیح در مورد شبکه بکار رفته جهت رسیدن به راه حل را دارا نمی باشد در مقابل مدلهای تفاضلات محدود و المانهای محدود دید مناسبی از فیزیک مسأله بدست می دهند اما نیازمند داده های فیزیکی بوده که در اکثر موارد یا این داده ها موجود نبوده و یا پس از اجرای پروژه دستخوش تغییرات فراوان می شوند .نتایج حاصل از آزمایشات فوق الذکر حاکی از مناسب بودن دقت، راندمان و کارایی مدل آنالوگ مایع در زمینه مدلسازی تراوش از سد خاکی دارد .بالخصوص نظر به ساختار ساده مدل که بر اساس چند قانون ساده هیدرولیکی بنا شده و خاصیت دیداری آن و همینطور با توجه به اظهار نظر دانشجویان، این مدل می تواند به عنوان یک ابزار کمک آموزشی مفید در زمینه شبیه سازی جریان در محیطهای متخلخل مورد استفاده قرار گیرد
شرقی، الناز
نورانی، وحید، استاد راهنما
امین فر، محمد حسین، استاد راهنما
اعلمی، محمد تقی، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
