مطالعه هيدروديناميك جريان در حوضچه هاي آرامش تيپ I و II

دكتري

نوسانات فشار در پرش هيدروليكي، يكي از ويژگي¬هاي مهم جريانات آشفته است كه اثرات نامطلوبي بر روي عملكرد حوضچه¬هاي آرامش دارد. در اين پژوهش به تجزيه و تحليل فشارهاي هيدروديناميكي جريان در حوضچه¬هاي آرامش تيپ I و II كه فاقد بلوك مياني هستند، پرداخته شده است. به¬منظور تجزيه و تحليل انبوه داده¬هاي فشارهاي هيدروديناميكي به¬دست آمده از مدلهاي هيدروليكي نياز به استفاده از رويكردهاي هوشمندي است كه بتواند دانش نهفته و الگوي حاكم موجود درون داده¬ها را كشف نمايد. لذا از رويكردهاي محاسباتي نرم شامل مدلهاي ANN، GEP، MARS و دو الگوريتم درختان تصميم به نام-هاي M5 و CART براي تخمين ضريب بي¬بعد نوسانات فشار استفاده شده است. ارزيابي مدلهاي حاصل نشان داد كه مدل MARS در مقايسه با ديگر روابط پيشنهاد شده دقت بالاتري دارد. علاوه بر اين، از آنجايي¬كه در كارهاي آزمايشگاهي همواره امكان حضور داده پرت در بين داده¬هاي فشارهاي هيدروديناميكي برداشت شده از مدلهاي هيدروليكي وجود دارد. لذا، از رويكرد هوشمند تركيبي الگوريتم¬هاي تكاملي شامل الگوريتم¬هاي PSO، GA و ABC و كاربرد توابع هدف BOF، CS و DB براي شناسايي داده¬هاي پرت، در حوضچه¬هاي آرامش نوع I و II استفاده شده است. همچنين، براي تجزيه و تحليل بيشتر نتايج از روش آناليز طيفي استفاده شده است. رويكرد پيشنهاد شده، سبب بهينه¬سازي ضخامت دال بتني كف حوضچه¬هاي آرامش شده است. علاوه بر اين، با حذف داده¬هاي پرت مشاهده شده است كه ضخامت دال بتني در محورهاي راست و چپ حوضچه¬هاي آرامش تقريبا يكسان شده است كه اين موضوع باتوجه به متقارن بودن حوضچه¬هاي آرامش مورد مطالعه متناسب با فيزيك حاكم بر پديده است. در ادامه، از آنجايي كه در مطالعات آزمايشگاهي، امكان بررسي همزمان ارتباط بين فشارهاي هيدروديناميكي و مولفه¬هاي سرعت در مدلهاي فيزيكي سخت و حتي غير ممكن است؛ بدين¬منظور براي حل اين مساله از رويكرد شبيه¬سازي¬هاي عددي استفاده شده است. بنابراين، شبيه¬سازي عددي با استفاده از مدل آشفتگي LES و مدل سطح آزاد VOF براي شبيه¬سازي فشارهاي هيدروديناميكي و بررسي ارتباط فشارهاي هيدروديناميكي و مولفه¬هاي سرعت استفاده شده است. نتايج به¬دست آمده نشان داد كه بيشترين ارتباط معكوس بين فشارهاي هيدروديناميكي با مولفه افقي سرعت و پس از آن با مولفه قائم سرعت وجود داشته است. اما ارتباط خاصي بين مولفه عرضي سرعت و فشار مشاهده نشده است. رهيافتهاي حاصل از اين پژوهش مي¬تواند به پژوهشگران در جهت طراحي ايمن و مقرون ¬به¬صرفه سازه¬هاي هيدروليكي در معرض پرش هيدروليكي و به¬ويژه حوضچه¬هاي آرامش كمك شاياني نمايد.

209760

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي عمران - مهندسي آب و سازه هاي هيدروليكي

ابراهيم جباري و حامد سركرده