اختصاصی از
فایلکو ترکیب شبکه بندی های ورونوی و دلاینی در روش حجم محدود برای مدل کردن جریان روی سرریز پلکانی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

ترکیب شبکه بندی های ورونوی و دلاینی در روش حجم محدود برای مدل کردن جریان روی سرریز پلکانی
COMBINATION OF VORONOI AND DELAUNAY MESHES IN FINITE VOLUME METHOD FOR MODELING FLOW OVER STEPPED SPILLWAY
چکیده:
سرریز پلکانی از دیرباز در بناهای آبی کاربرد داشته است و در سال های اخیر با ظهور تکنولوژی ساخت سد توسط بتن غلتکی (RCC) استفاده از این نوع سرریزها توسعه زیادی یافته است. برای بررسی مشخصات میدان جریان روی این سازه هیدرولیکی می توان از روش عددی حجم محدود استفاده نمود. اولین مسأله در یک روش عددی گسسته سازی ناحیه مورد مطالعه می باشد. این کار می تواند توسط انواع شبکه بندی ها و از جمله شبکه بندی ورونوی که نوعی شبکه بندی ساختار نیافته است انجام شود. شبکه بندی ورونوی به علت ویژگی های ممتازی که دارد، مدل بهتری از ناحیه پیوسته ارائه می دهد ولی با این وجود در مطالعات عددی کمتر مورد توجه قرار گرفته. در این تحقیق معادلات حاکم بر جریان آب روی سرریز پلکانی توسط روش حجم محدود و شبکه بندی ورونوی گسسته سازی شده اند. کدی به نام FDC در محیط نرم افزار MATLAB 2008 نوشته شده که با زوج شدن با نرم افزار GAMBIT توانایی مدل سازی هر نوع هندسه ای را با المان ورونوی، دارا می باشد. مشخصات جریان روی سرریز پلکانی که گونزالز و چانسون در سال 2005 در دانشگاه کوئینزلند استرالیا ساخته و مورد بررسی قرار داده اند و نیز مشخصات جریان روی یک پله، توسط کد FDC محاسبه شده است. برای ارزیابی نتایج مدل سازی از نرم افزار FLUENT 6.0 استفاده شده. در نهایت نتایج به دست آمده از کد FDC و نرم افزار FLUENT 6.0 توسط نرم افزار SPSS 14.0 و آزمون آماری غیر پارامتری من ویتنی U مقایسه شده اند. نتایج مقایسه ها و نیز مقادیر متوسط عدم بالانس جرم نشانده صحت معادلات گسسته شده توسط شبکه بندی ورونوی و کارکرد صحیح، دقیق و سریع کد FDC بوده اند. در بررسی جریان روی سرریز پلکانی مدل شده علیرغم اینکه نتایج به دست آمده از نظر آماری در سطح 1% تفاوت معنی داری نداشته اند، کد FDC توانسته با 600 تکرار و 2032 المان ورونوی عدم بالانس متوسط جرم را به 5-10*2/1 برساند ولی نرم افزار FLUENT 6.9 توانسته با 2500 تکرار و 3692 المان مثلثی مقدار عدم بالانس متوسط جرم را به 5-10*5/3 برساند، بیش از دو برابر مقدار مشابه در کد FDC. در مدل سازی جریان روی یک پله کد FDC توانسته با 453 المان ورونوی و 500 تکرار حضور دو گردابه در زاویه پله را نشان دهد و مقدار عدم بالانس متوسط جرم را به 5-10*6/5 برساند، ولی نرم افزار FLUENT 6.0 با 804 المان مثلثی و 1400 تکرار تنها حضور گردابه قوی تر را نشان داده و مقدار عدم بالانس متوسط جرم را به 3-10*2/0 رسانده است، بیش از سی برابر مقدار مشابه در کد FDC.
فهرست مطالب:
چکیده ........................................................................................................................................ ١
مقدمه. ........................................................................................................................................ ٢
١- فصل اول: پیشگفتار ................................................................................................................. ٤
١- مقدمه ...................................................................................................................... ٤ -١
٢- ضرورت مسأله ......................................................................................................... ٤ -١
٣- هدف از انجام تحقیق ................................................................................................... ٥ -١
۴- دست آورد ................................................................................................................ ٧ -١
۵- مباحث پیشرو ............................................................................................................ ٧ -١
٢- فصل دوم: مرروی بر تحقیقات انجام شده ..................................................................................... ١٠
١- گذری بر تاریخ علم مکانیک سیالات ............................................................................. ١٠ -٢
٢- مروری بر روش حجم محدود ..................................................................................... ١٢ -٢
٣- سرریز پلکانی ......................................................................................................... ١٣ -٢
١ - سرگذشت سرریز پلکانی ......................................................................................... ١٤ -٣-٢
٢ - تحقیقات آزمایشگاهی .............................................................................................. ١٦ -٣-٢
٣ - مطالعات عددی ..................................................................................................... ١٩ -٣-٢
۴ - خلاصه فعالیتهای انجام شده ...................................................................................... ٢١ -٣-٢
٣- فصل سوم: تحلیل دیفرانسیلی میدان جریان بر روی سرریز ............................................................... ٢٣
١- پیشگفتار ................................................................................................................ ٢٣ -٣
٢- اصل بقاء جرم (معادلۀ پیوستگی) ................................................................................. ٢٤ -٣
١ - بدست آوردن معادله دیفرانسیل اصل بقاء جرم با استفاده از تئوری دایورژانس ....................... ٢٥ -٢-٣
٢ - بدست آوردن معادله دیفرانسیل اصل بقاء جرم با استفاده از حجم کنترلی حدی........................ ٢٦ -٢-٣
٣ - شکل دیگر معادلۀ پیوستگی ...................................................................................... ٣٠ -٢-٣
۴ - معادلۀ پیوستگی در مختصات استوانه ای ..................................................................... ٣٠ -٢-٣
۵ - شرایط خاص معادلۀ پیوستگی ................................................................................... ٣١ -٢-٣
٣- اصل بقاء مومنتم خطی (معادلۀ کوشی) .......................................................................... ٣٣ -٣
١ - بدست آوردن معادلۀ دیفرانسیل عمومی بقاء مومنتم خطی توسط تئوری دیورژانس .................. ٣٤ -٣-٣
٢ - بدست آوردن معادلۀ دیفرانسیل عمومی بقاء مومنتم خطی توسط حجم کنترلی حدی .................. ٣٦ -٣-٣
٣ - شکل دیگر معادلۀ کوشی ......................................................................................... ٣٩ -٣-٣
۴ - بدست آوردن معادلۀ دیفرانسیل عمومی بقاء مومنتم خطی توسط قانون دوم نیوتن .................... ٤٠ -٣-٣
۴- معادلات ناویر - استوکس ........................................................................................... ٤١ -٣
١ - پیشگفتار ............................................................................................................. ٤١ -۴-٣
٢ - سیال نیوتنی و سیال غیرنیوتنی .................................................................................. ٤٣ -۴-٣
٣ - بدست آوردن معادلات ناویر - استوکس برای جریان غیرقابل تراکم و همدما ......................... ٤٥ -۴-٣
۴ - معادلات پیوستگی و ناویر - استوکس در سیستم مختصات کارتزین .................................... ٤٨ -۴-٣
۵ - معادلات پیوستگی و ناویر - استوکس در سیستم مختصات استونه ای .................................. ٤٩ -۴-٣
۴- فصل چهارم: روش حجم محدود برای حل معادلات جریان ................................................................ ٥٢
ه
١- توصیف ریاضی پدیدههای فیزیکی ............................................................................... ٥٢ -۴
١ - مفهوم معادله دیفرانسیل ........................................................................................... ٥٢ -١-۴
٢ - بقاء خاصیتهای شیمیایی .......................................................................................... ٥٢ -١-۴
٣ - معادلۀ انرژی ....................................................................................................... ٥٣ -١-۴
۴ - معادلۀ مومنتم ....................................................................................................... ٥٣ -١-۴
۵ - معادلۀ انرژی جنبشی توربولانسی .............................................................................. ٥٣ -١-۴
۶ - معادله دیفرانسیل عمومی ......................................................................................... ٥٤ -١-۴
٢- انتخاب صحیح سیستم مختصات ................................................................................... ٥٥ -۴
١ - مختصات یکطرفه و دوطرفه .................................................................................... ٥٥ -٢-۴
٣- روشهای عددی جهت حل معادلۀ دیفرانسیل حاکم .............................................................. ٥٦ -۴
١ - گسستهسازی ........................................................................................................ ٥٦ -٣-۴
٢ - حل معادلات گسسته ............................................................................................... ٥٩ -٣-۴
٣ - خصوصیات روش های عددی ................................................................................... ٦٣ -٣-۴
۴- گسستهسازی معادله دیفرانسیل عمومی .......................................................................... ٦٦ -۴
١ - انتشار ................................................................................................................. ٦٧ -۴-۴
٢ - افزایش یا کاهش سرعت تغییرات متغیر وابسته .............................................................. ٧٧ -۴-۴
٣ - همرفت - انتشار .................................................................................................... ٧٨ -۴-۴
۵- محاسبۀ میدان جریان ................................................................................................. ٩٥ -۴
١ - مشکلات پیشرو ..................................................................................................... ٩٦ -۵-۴
٢ - راه حل شمارۀ ١: شبکۀ جابجا شده .............................................................................. ٩٨ -۵-۴
٣ - راه حل شمارۀ ٢: شبکۀ جابجا نشده .......................................................................... ١٠٠ -۵-۴
۴ - تصحیح میدان فشار و سرعت ................................................................................ ١٠٢ -۵-۴
۵- فصل پنجم: شبکهبندی ورونوی ............................................................................................... ١٠٩
١- پیشگفتار .............................................................................................................. ١٠٩ -۵
٢- انواع شبکهبندی ..................................................................................................... ١٠٩ -۵
١ - شبکهبندی ساختاریافته ......................................................................................... ١١٠ -٢-۵
٢ - شبکهبندی ساختارنیافته ........................................................................................ ١١٠ -٢-۵
٣ - شکل المانها ....................................................................................................... ١١١ -٢-۵
٣- شبکهبندی ورونوی ................................................................................................ ١١٢ -۵
١ - الگوریتمهای ایجاد شبکهبندی ورونوی ..................................................................... ١١٣ -٣-۵
۴- مثلثبندی دلاینی ...................................................................................................... ١١٥ -۵
١ - الگوریتمهای ایجاد مثلثبندی دلاینی .......................................................................... ١١٨ -۴-۵
۵- ارتباط شکبهبندی ورونوی و مثلثبندی دلاینی ................................................................. ١٢٢ -۵
١ - تبدیل شبکهبندی ورونوی به مثلثبندی دلاینی .............................................................. ١٢٢ -۵-۵
٢ - تبدیل مثلثبندی دلاینی به شبکهبندی ورونوی .............................................................. ١٢٣ -۵-۵
۶- کاربردهای مختلف شبکهبندی ورونوی ........................................................................ ١٢٤ -۵
٧- معایب شبکهبندی ورونوی ........................................................................................ ١٢٥ -۵
و
۶- فصل ششم: گسستهسازی معادلات حاکم بر جریان در شبکهبندی ورونوی .......................................... ١٢٧
١- گسستهسازی ناحیۀ مورد بررسی ............................................................................... ١٢٧ -۶
٢- گسستهسازی معادلات حاکم ...................................................................................... ١٢٨ -۶
١ - گسستهسازی معادلۀ پیوستگی ................................................................................ ١٢٩ -٢-۶
٢ - گسستهسازی معادلۀ ناویر - استوکس ....................................................................... ١٣٣ -٢-۶
٣ - معادلۀ گسستۀ با طرح روبه بالادست ....................................................................... ١٣٥ -٢-۶
۴ - معادلۀ گسستۀ عمومی .......................................................................................... ١٣٧ -٢-۶
١٥٤ .................................................................. MATLAB در محیط FDC ٧- فصل هفتم: طراحی کد
١٥٥ ............................................................................ GAMBIT ١- گسستهسازی ناحیه در -٧
١٥٦ ................................................................................................... main ٢- زیربرنامۀ -٧
١٥٦ ............................................................................................... d_cal ١ - زیربرنامۀ -٢-٧
١٥٧ ............................................................................................... p_cal ٢ - زیربرنامۀ -٢-٧
١٥٨ .............................................................................................. m_cal ٣ - زیربرنامۀ -٢-٧
٨- فصل هشتم: مطالعه موردی ................................................................................................... ١٦٢
١- بررسی انتشار ....................................................................................................... ١٦٢ -٨
١ - بررسی تأثیر ترتیبهای مختلف حل بر نتایج روش حل گوس - سیدل ................................. ١٦٣ -١-٨
١٦٥ ............................ Line-by-Line ٢ - بررسی تأثیر ترتیبهای مختلف حل بر نتایج روش حل -١-٨
٢- بررسی همرفت - انتشار .......................................................................................... ١٦٧ -٨
١ - بررسی جریان روی سرریز پلکانی ......................................................................... ١٦٧ -٢-٨
٢ - بررسی جریان روی یک پله .................................................................................. ١٧٦ -٢-٨
٩- فصل نهم: نتیجه گیری و پیشنهادات ......................................................................................... ١٨٤
١- تحلیل نتایج حاصل از مطالعات موردی ....................................................................... ١٨٤ -٩
١ - تحیل نتایج حاصل از بررسی تأثیر ترتیبهای مختلف حل بر نتایج روش حل گوس – سیدل ..... ١٨٤ -١-٩
١٨٥ . Line-by-Line ٢ - تحیل نتایج حاصل از بررسی تأثیر ترتیبهای مختلف حل بر نتایج روش حل -١-٩
٣ - تحیل نتایج حاصل از بررسی جریان روی سرریز پلکانی ............................................. ١٨٦ -١-٩
۴ - تحیل نتایج حاصل از بررسی جریان روی یک پله ...................................................... ١٨٩ -١-٩
٢- پیشنهادات ............................................................................................................ ١٩١ -٩
منابع و مأخذ ........................................................................................................................... ١٩٣
فهرست منابع لاتین ................................................................................................................... ١٩٤
چکیدۀ انگلیسی ..
دانلود با لینک مستقیم
ترکیب شبکه بندی های ورونوی و دلاینی در روش حجم محدود برای مدل کردن جریان روی سرریز پلکانی