Numerical Analysis of the Flow over Ogee Spillway based on Finite Volume Method using Voronoi Meshing
چکیده
سرریزها از مهمترین سازه هایی هستند که در زمان وقوع سیلاب در جهت سلامت و ایمنی سدها مورد استفاده واقع شده و از وقوع حوادث خطرناک جلوگیری کرده اند. به عنوان کاربردی ترین نوع سرریزها، می توان از سرریز اوجی نام برد. از میان روش های مختلف مطالعه، روش های عددی، به دلیل برتری چشم گیر نسبت به سایر روش ها، مدنظر است. در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی فلوئنت و براساس روش حجم محدود به مطالعه حساسیت پارامترهای جریان در محاسبه مناسب پروفیل جریان عبوری از روی سرریز اوجی پرداخته شده است. نرم افزار فلوئنت معادلات ناویراستوکس میامگین گیری شده رینولدز حاکم در میدان جریان عبوری از روی سرریز اوجی را حل کرده و از روش حجم سیال به منظور تعیین پروفیل سطح آزاد جریان استفاده کرده است. در این تحلیل جهت شبکه بندی با توجه به سطح منحنی سرریز اوجی از میان انواع مختلف، شبکه بندی ورنوی انتخاب شده، و با بررسی مدل های مختلف آشفتگی دو معادله ای، مدل آشفتگی K-E آر.ان.جی برگزیده شده است، و نهایتا با تغییر هندسه مدل به بررسی پارامترهای مختلف جریان عبوری از روی سرریز اوجی پرداخته شده است. نتایج عددی به دست آمده با نتایج حاصل از روش های عددی، آزمایشگاهی و نمودارهای USBR و USACE مقایسه شده است و تطابق خوبی مشاهده شده است. در آخر با استفاده از آزمون p-value دقت بالای بررسی عددی مذکور به اثبات رسیده است. از این رو استفاده از مدل های عددی توصیه می شود.
مقدمه
اهمیت وجود آب برای ادامه زندگی از یک جهت و در دسترس نبودن آب شیرین در تمام مناطق زمین از جهت دیگر باعث شد تا انسان در طول دوران حیات خود به فکر راهی برای انتقال، مهار و ذخیره آب بیافتد. اصلی ترین روش برای مهار و ذخیره آب جاری رودخانه ها، ساخت سدها و بندها بر روی آنها می باشد که در طول تاریخ به شکل ها و با روش های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است. حجم زیاد آب موجود در مخزن سد، در هنگام سیلاب می تواند با تخریب سد، زمین های پاییندست را با خطر آبگرفتگی روبرو کند، به همین دلیل استفاده از روش هایی که بتواند با تأمین ایمنی سد، آب مازاد ناشی از سیلاب را تخلیه کند، اجباری است، یکی از این روش ها ساخت سرریز است. سرریزها سازه های مهمی هستند که امکان خروج سیلاب های اضافه بر ظرفیت سد را میسر می سازند. در طراحی سرریزها چه به منظور انحراف و چه به جهت ذخیره آب، می بایست احتمال خطر، به خصوص خطرهای جانی را مدنظر قرار داد. از جمله مشهورترین و پرکاربردترین سرریزها، سرریز اوجی است.
فصل اول:
کلیات
2-1- مقدمه
آب به عنوان اساسی ترین ماده برای تشکیل حیات و ادامه چرخه زندگی موجودات زنده از اهمیت ویژه ای برخوردار است، چنانچه اولین تمدن های بشری در کنار آب شیرین رودخانه ها شکل گرفته اند. اهمیت وجود آب برای ادامه زندگی از یک جهت و در دسترس نبودن آب شیرین در تمام مناطق زمین از جهت دیگر، باعث شد تا انسان در طول دوران حیات خود به فکر راهی برای انتقال، مهار و ذخیره آب بیافتد. اصلی ترین روش برای مهار و ذخیره آب جاری رودخانه ها، ساخت سدها و بندها بر روی آنها می باشد که در طول تاریخ به شکل ها و با روش های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است. حجم زیاد آب موجود در مخزن سد، در هنگام سیلاب می تواند با تخریب سد، زمین های پاییندست را با خطر آب گرفتگی روبرو کند، به همین دلیل استفاده از روش هایی که بتواند با تأمین ایمنی سد، آب مازاد ناشی از سیلاب را تخلیه کند، اجباری است، یکی از این روش ها ساخت سرریز است.
سرریزها سازه های مهمی هستند که همزمان با ساخت سدها مورد نیاز واقع می شوند و امکان خروج سیلاب های اضافه بر ظرفیت سد را میسر می سازند. به عبارت دیگر یکی از کاربردهای مهم سرریزها، کنترل ارتفاع و حجم آب دریاچه پشت سد است که در این حالت شکل و ابعاد سرریز تابعی از موقعیت جغرافیایی و هیدرولوژیکی منطقه خواهد بود. در طراحی سرریزها چه به منظور انحراف و چه به جهت ذخیره آب، می بایست دقت کافی مبذول گردد و هرگونه احتمال خطر، به خصوص خطرهای جانی را مدنظر قرار داد. از جمله مشهورترین و پرکاربردترین سرریزها، سرریز اوجی است. این سرریز بیشتر در سدهای بتنی و سدهای با مصالح بنایی به کار گرفته می شود. با توجه به اهمیت موضوع، در این پایان نامه به مطالعه سرریز اوجی پرداخته خواهد شد.
تعداد صفحه : 126
پایان نامه ارشد عمران تحلیل عددی جریان بر روی سرریز اوجی به روش حجم محدود با استفاده از شبکه بندی ورنوی
