12639

12639

مطالعه عددي و آزمايشگاهي تأثير زاويه همگرايي تنداب بر شاخص خلاءزايي و بهينه‌سازي روابط موجود در طراحي هواده ها با استفاده از روش شبكه عصبي

كارشناسي ارشد

عمران - سازه هاي هيدروليكي

بهمن‌ماه 1392

بهمن‌ماه 1392

دكتر ابراهيم جباري

دكتر حامد سركرده

چكيده با توجه به رشد روزافزون جمعيت، افزايش نياز به آب و همچنين به علت پيشرفت‌هاي تكنولوژي، ضرورت احداث سدهاي بزرگ و به دنبال آن سرريزهايي كه توان عبور دبي‌هاي زياد را داشته باشند، هرچه بيشتر احساس مي‌گردد. مشكلات بالقوه اي همچون خلاءزايي روي سرريزها و تنداب‌ها در دبي‌هاي مختلف به ويژه تحت شرايط سيلاب، مطالعات خصوصيات جريان روي اين سازه¬ها را به عنوان يك ضرورت اجتناب‌ناپذير مطرح نموده است. در تنداب سرريزهاي ساخته‌شده بر روي سدها به دلايل شرايط توپوگرافي،كاهش عمليات خاك‌برداري و بتن‌ريزي و تطبيق دادن عرض تنداب و عمق آب در پايين‌دست تنداب، مي‌تواند ديواره‌هاي تنداب به صورت همگرا اجرا ‌شود. با توجه به اثري كه زاويه همگرايي تنداب بر تغيير مشخصات هيدروليكي جريان دارد، اين تغييرات مي¬تواند بر شاخص خلاءزايي در طول تنداب تأثير بگذارد. از آنجا كه مطمئن‌ترين روش براي تعيين احتمال وقوع خلاءزايي استفاده از شاخص خلاءزايي است. بنابراين بررسي اثر زاويه همگرايي بر شاخص خلاءزايي در تنداب‌ها، حائز اهميت است. پيش¬بيني صحيح و دقيق مقدار شاخص خلاءزايي مي¬تواند نقش به سزايي در فائق آمدن بر مشكلات وافر ناشي از خلاءزايي در سرريز سدها داشته باشد. در اين تحقيق با استفاده از نرم‌افزار Flow-3D جريان عبوري از روي سرريز سد داريان شبيه‌سازي شده و نتايج حاصل از نرم‌افزار با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي صحت‌سنجي شده‌اند. پس از اطمينان از رضايت بخشي نتايج حاصل از نرم‌افزار، براي بررسي تأثير زاويه همگرايي تنداب بر شاخص خلاءزايي، جريان عبوري از سرريز با تغيير در زاويه همگرايي تنداب و ثابت نگه‌داشتن ساير پارامترها شبيه‌سازي شده است. نتايج نشان داد كه با افزايش زاويه همگرايي پروفيل سطح آب در طول تنداب افزايش پيدا مي‌كند. ولي تغييرات سرعت ناچيز و با افزايش زاويه همگرايي افزايش مي‌يابد. پس از محاسبه شاخص خلاءزايي مشخص شد اين شاخص در طول تنداب با افزايش زاويه همگرايي افزايش مي‌يابد و مقطع بحراني به سمت پايين‌دست حركت مي‌كند. يكي از راهكارهاي جلوگيري از وقوع پديده خلاءزايي استفاده از هواده در مسير تنداب است. تا كنون براي برآورد ميزان هواي ورودي به جريان، روابط تجربي متفاوتي ارائه گرديده كه بر اساس مطالعات آزمايشگاهي در شرايط هندسي و هيدروليكي خاص به دست آمده‌اند. در اين تحقيق، براي تخمين سه پارامتر مهم در طراحي هواده‌هاي تنداب (ضريب هوادهي، طول جت پرتابي هواده و زاويه برخورد جت پرتابي هواده و سطح تنداب) از روش شبكه عصبي مصنوعي استفاده شده است. بدين منظور شبكه‌اي آموزش داده شده است تا به كمك آن و بدون صرف هزينه-هاي آزمايشگاهي تنها با استفاده از مشخصات هيدروليكي و هندسي بتوان به اين پارامترها دست يافت. نتايج در اين بخش نيز رضايت‌بخش بوده و از دقت بالاتري نسبت به روابط تجربي برخوردار بوده است. نتايج آناليز حساسيت شبكه عصبي نسبت به پارامترهاي ورودي براي تخمين پارامترهاي هوادهي نشان داد كه عدد فرود، بيش‌ترين تأثير را بر روي ضريب هوادهي داشته و نوع تأثير آن منفي است. همچنين پارامتر نسبت هندسي هواده بيش‌ترين تأثير را بر روي نسبت طول جت هواده به عمق اوليه جريان دارد و از آنجا كه نوع تأثير نسبت هندسي هواده مثبت است و در نهايت پارامترهاي نسبت هندسي هواده بيش‌ترين تأثير را بر روي زاويه برخورد جت هواده با سطح تنداب دارد و نوع تأثير آن مثبت است. واژه‌هاي كليدي: تنداب همگرا، خلاءزايي، نرم‌افزار Flow 3D، شبكه‌ي عصبي مصنوعي، هواده