شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

گرایش: عمران – سازه های هیدرولیکی

عنوان:

ارائه یک مدل عددی – ریاضی برای مطالعه پدیده شکست سد به روش حجم محدود با بهره گیری از شبکه بندی ورونوی

 

چکیده

شکست سد مانند وقایعی می باشد که خ س ارات مالی و جانی زیادی به همراه دارد. لذ ا در طرح سد ها بایستی این پدیده به گونه کامل مورد مطالعه قرار گیرد تا تمهیدات لازم جهت کنترل سیلابهای بزرگ ناشی از شکست سد صورت گیرد. به علت رویارویی با آزاد شدن حجم عظیمی از آب پشت سد به صورت ناگهانی و بروز امواج سهمگین با سرعت زیاد و زمان کم برای هشدار عواملی زیرا میزان سرعت امواج و ارتفاع جریان از دیرباز مورد توجه و مطالعه محققین بوده می باشد. جهت مطالعه پدیده شکست، محققین معادلات حاکم بر آبهای کم عمق را در نظر گرفته و با در نظر داشتن عدم وجود روشهای دقیق ریاضی جهت حل این معادلات در حالت کلی،روش های عددی متفاوتی را پیشنهاد کردند.

در این پژوهش پس از مطالعه تئوری حاکم بر شکست سد و معادلات حاکم بر آن از روش عددی حجم محدود با در نظر داشتن مزایای عمده آن مانند شبیه سازی جریان سیالات و بهره گیری از شبکه بندی غیر منظم ودلخواه و مسائل با هندسه نا منظم وحافظ قانون بقا و همچنین روش شبکه بندی ورونوی با در نظر داشتن ویژگی های منحصر به فرد و سازگاری مناسبی که با روش حجم محدود دارا می باشد برای منفصل سازی معادلات حاکم بر شکست سد وحل عددی آن بهره گیری شده می باشد و در ادامه برنامه ای کامپیوتری به کمک نرم افزار و زبان برنامه نویسی قدرتمند متلب تهیه خواهد گردید و نتایج حاصل در انتها مورد ارزیابی و صحت سنجی قرار می گیرد.

فصل اول: مقدمه

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

1-1- دورنمای پژوهش

آب به عنوان اساسی ترین ماده برای تشکیل حیات و ادامه چرخه زندگی موجودات زنده، از ابتدای پیدایش بشر از اهمیت فوق العاده ای برخوردار بوده می باشد. چنانچه اولین تمدن های بشری در کنار آب شیرین رودخانه شکل گرفته می باشد. اهمیت وجود آب برای ادامه زندگی و بدست آوردن مواد غذایی دامی و کشاورزی با کمک آن از یک سو و در دسترس نبودن آب شیرین در تمام مناطق کره زمین از سوی دیگر باعث گردید تا بشر در طول دوران حیات خود به فکر راهی برای انتقال و مهار و ذخیره آب بیفتد. اصلی ترین روش برای مهار و ذخیره آب جاری رودخانه ها، بهره گیری و ساخت سدها و بندها بر روی آنها می باشد که در طول تاریخ به شکل ها و با روشهای مختلفی ساخته و مورد بهره گیری قرار گرفته اند. آب موجود در مخزن سدها به علت داشتن پتانسیل بالا همواره به دنبال راهی برای فرار و حر کت به سمت پایین دست سد می باشد که با حادثه ای امکان تخریب سد و روانه شدن حجمه عظیمی از همان آبی که مایع حیات بود هست و این پدیده می تواند خسارات جبران ناپذیری وارد نماید.

همانطور که اظهار گردید شکست سد مانند وقایعی می باشد که خسارات مالی و جانی زیادی به همراه دارد. لذادر طراحی سدها بایستی این پدیده به گونه کامل مورد مطالعه قرار گیرد تا تمهیدات لازم جهت کنترل سیلابهای بزرگ، ناشی از شکست سد صورت گیرد. به علت رویارویی باآزاد شدن حجم عظیمی از آب پشت سد به صورت ناگهانی و بروز امواج سهمگین با سرعت زیاد و زمان کم برای هشدار عواملی زیرا میزان سرعت امواج و ارتفاع جریان از دیرباز مورد توجه و مطالعه محققین بوده می باشد. جهت مطالعه پدیده شکست، محققین معادلات حاکم بر آبهای کم عمق را در نظر گرفته و با در نظر داشتن عدم وجود روشهای دقیق ریاضی جهت حل این معادلات در حالت کلی روش های عددی متفاوتی را پیشنهاد کرده اند. این پدیده در آغاز بوسیله روابط تجربی و تحلیلی و یا ساخت مدلهایی در ابعاد کوچکتر از اندازه طبیعی مورد مطالعه و اندازه گیری قرار می گرفت، که این روشها علاوه بر داشتن معضلات ناشی از عدم تطابق کامل با نمونه اصلی در اکثر موارد دارای هزینه های بالای اجرایی بودند . اما پس از ظهور کامپیوترهای با قدرت محاسباتی بالا و در راستای آن معرفی روشهای حل عددی معادلات دیفرانسیل که وابسته به بهره گیری از این ماشین های محاسباتی می باشند، این پدیده نیز همانند دیگر پدیده های علمی بوسیله روش های مختلف عددی مورد تحلیل و مطالعه محققین بسیاری قرار گرفت. روشهای مورد بهره گیری در حل عددی معادلات به لحاظ روش حل معادلات و نوع شبکه بندی محیط مورد مطالعه، قابل تقسیم بندی می باشند.اصلی ترین روشهای عددی مورد بهره گیری روشهای تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود می باشند که هر کدام دارای قابلیت ها و معایبی می باشند.

2-1- اهداف پژوهش

دیدگاهتان را بنویسید