سمینار ارشد رشته عمران سازه های هیدرولیکی: ارائه یک مدل عددی و ریاضی برای بررسی پدیده شکست سد

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران سازه های هیدرولیکی

با عنوان : ارائه یک مدل عددی و ریاضی برای بررسی پدیده شکست سد به روش حجم محدود با استفاده از شبکه بندی ورونوی

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران جنوب

دانشكده تحصيلات تكميلي

پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد

گرايش: عمران – سازه هاي هيدروليكي

عنوان:

ارائه يك مدل عددي – رياضي براي بررسي پديده شكست سد به روش حجم محدود با استفاده از شبكه بندي ورونوي

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكيده

شكست سد از جمله وقايعي است كه خ س ارات مالي و جاني زيادي به همراه دارد. لذ ا در طرح سد ها بايد اين پديده به طور كامل مورد مطالعه قرار گيرد تا تمهيدات لازم جهت كنترل سيلابهاي بزرگ ناشي از شكست سد صورت گيرد. به علت رويارويي با آزاد شدن حجم عظيمي از آب پشت سد به صورت ناگهاني و بروز امواج سهمگين با سرعت زياد و زمان كم براي اخطار عواملي چون ميزان سرعت امواج و ارتفاع جريان از ديرباز مورد توجه و مطالعه محققين بوده است. جهت بررسي پديده شكست، محققين معادلات حاكم بر آبهاي كم عمق را در نظر گرفته و با توجه به عدم وجود روشهاي دقيق رياضي جهت حل اين معادلات در حالت كلي،روش هاي عددي متفاوتي را پيشنهاد كردند.

در اين پژوهش پس از مطالعه تئوري حاكم بر شكست سد و معادلات حاكم بر آن از روش عددي حجم محدود با توجه به مزاياي عمده آن مانند شبيه سازي جريان سيالات و استفاده از شبكه بندي غير منظم ودلخواه و مسائل با هندسه نا منظم وحافظ قانون بقا و همچنين روش شبكه بندي ورونوي با توجه به ويژگي هاي منحصر به فرد و سازگاري مناسبي كه با روش حجم محدود دارا مي باشد براي منفصل سازي معادلات حاكم بر شكست سد وحل عددي آن استفاده شده است و در ادامه برنامه اي كامپيوتري به كمك نرم افزار و زبان برنامه نويسي قدرتمند متلب تهيه خواهد شد و نتايج حاصل در انتها مورد ارزيابي و صحت سنجي قرار مي گيرد.

فصل اول: مقدمه

1-1- دورنماي تحقيق

آب به عنوان اساسي ترين ماده براي تشكيل حيات و ادامه چرخه زندگي موجودات زنده، از ابتداي پيدايش انسان از اهميت فوق العاده اي برخوردار بوده است. چنانچه اولين تمدن هاي بشري در كنار آب شيرين رودخانه شكل گرفته است. اهميت وجود آب براي ادامه زندگي و بدست آوردن مواد غذايي دامي و كشاورزي با كمك آن از يك سو و در دسترس نبودن آب شيرين در تمام مناطق كره زمين از سوي ديگر باعث گرديد تا انسان در طول دوران حيات خود به فكر راهي براي انتقال و مهار و ذخيره آب بيفتد. اصلي ترين روش براي مهار و ذخيره آب جاري رودخانه ها، استفاده و ساخت سدها و بندها بر روي آنها مي باشد كه در طول تاريخ به شكل ها و با روشهاي مختلفي ساخته و مورد استفاده قرار گرفته اند. آب موجود در مخزن سدها به علت داشتن پتانسيل بالا همواره به دنبال راهي براي فرار و حر كت به سمت پايين دست سد مي باشد كه با حادثه اي امكان تخريب سد و روانه شدن حجمه عظيمي از همان آبي كه مايع حيات بود وجود دارد و اين پديده مي تواند خسارات جبران ناپذيري وارد نمايد.

همانطور كه بيان شد شكست سد از جمله وقايعي است كه خسارات مالي و جاني زيادي به همراه دارد. لذادر طراحي سدها بايد اين پديده به طور كامل مورد مطالعه قرار گيرد تا تمهيدات لازم جهت كنترل سيلابهاي بزرگ، ناشي از شكست سد صورت گيرد. به علت رويارويي باآزاد شدن حجم عظيمي از آب پشت سد به صورت ناگهاني و بروز امواج سهمگين با سرعت زياد و زمان كم براي اخطار عواملي چون ميزان سرعت امواج و ارتفاع جريان از ديرباز مورد توجه و مطالعه محققين بوده است. جهت بررسي پديده شكست، محققين معادلات حاكم بر آبهاي كم عمق را در نظر گرفته و با توجه به عدم وجود روشهاي دقيق رياضي جهت حل اين معادلات در حالت كلي روش هاي عددي متفاوتي را پيشنهاد كرده اند. اين پديده در ابتدا بوسيله روابط تجربي و تحليلي و يا ساخت مدلهايي در ابعاد كوچكتر از اندازه طبيعي مورد بررسي و اندازه گيري قرار مي گرفت، كه اين روشها علاوه بر داشتن مشكلات ناشي از عدم تطابق كامل با نمونه اصلي در اكثر موارد داراي هزينه هاي بالاي اجرايي بودند . اما پس از ظهور كامپيوترهاي با قدرت محاسباتي بالا و در راستاي آن معرفي روشهاي حل عددي معادلات ديفرانسيل كه وابسته به استفاده از اين ماشين هاي محاسباتي مي باشند، اين پديده نيز همانند ديگر پديده هاي علمي بوسيله روش هاي مختلف عددي مورد تحليل و بررسي محققين بسياري قرار گرفت. روشهاي مورد استفاده در حل عددي معادلات به لحاظ روش حل معادلات و نوع شبكه بندي محيط مورد بررسي، قابل تقسيم بندي مي باشند.اصلي ترين روشهاي عددي مورد استفاده روشهاي تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود مي باشند كه هر كدام داراي قابليت ها و معايبي مي باشند.

2-1- اهداف تحقيق

خسارات ناشي از پديده شكست سد در دهه هاي گذشته به حدي بوده است كه عملا، مطالعه سدها بدون در نظر گرفتن اين پديده در آنها را به امري غير مهندسي و غير قابل قبول تبديل نموده است اثر اين پديده مي تو اند باعث خسارات غير قابل جبران به خود سد و تاسيسات آن و خسارات جاني و مالي فراوان به انسانها گرديده اند. با توجه بهاهميت مسئله، لزوم شناخت چگونگي عملكرد آن، برآورد محل و مقدار سيلاب و متعاقبا راههاي كنترل، ممانعت و مديريت آن يكي از مهمترين پارامترها در مطالعه اين سازه هاي بزرگ، استراتژيك، پر هزينه و حياتي مي باشد.

با اينكه در دهه هاي گذشته روشهاي مختلف تجربي، تحليلي و عددي براي محاسبه مقدار دقيق اين پديده مورد استفاده قرار گرفته است، ولي تمامي روشهاي ياد شده از معايب و مزايايي برخوردار مي باشند. در اين تحقيق از تلفيق يك روش عددي مبتني بر روش حجم محدود كه در مدلسازي جريان سيالات بسيار مناسب و كاربردي مي باشد، به همراه استفاده از روش شبكه بندي محيطي ورنوي كه در مسائل با هندسه پيچيده و نامنظم بسيار تطبيق پذير و كاربردي مي باشد، استفاده گرديده است تا به كمك آنها بتوان پديده مورد بررسي را به نحوي دقيق تر، با سرعت زماني بالاتر و روشي قابل تطبيق تر با شرايط نمونه اصلي طرح مورد ارزيابي قرار گيرد.

از طرفي ارائه روش حلي جديد در مهندسي عمران كه در آن از تلفيق دو روش حجم محدود و شبكه بندي ورنوي براي شبيه سازي جريان سيال استفاده شده است، روزنه اي كوچك ولي كاربردي را براي كارهاي عددي آتي در اين رشته و به خصوص در رشته هيدروليك و مهندسي آب بوجود مي آورد، و اميد است مورد استفاده و مفيد فايده محققين بعدي كه به روشهاي عددي علاقه مند مي باشد قرار گيرد.

تعداد صفحه : 143

قیمت : شش هزار تومان

 

پشتیبانی سایت :       

        serderehi@gmail.com