عنوان پایان‌نامه
تحلیل پدیده ضربه قوچ با در نظر گرفتن اندرکنش سازه و سیال به روش المان محدود
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1543;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49781
- تاریخ دفاع
- ۱۳ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- بهزاد کلانتری
- استاد راهنما
- سیدتقی امید نائینی, محرم دولتشاهی پیروز
- چکیده
- ضرب? قوچ یا چکش آبی نوعی جریان گذرا (میرا) است که در اثر تغییرات ناگهانی دبی (مانند بسته شدن سریع شیرها یا توقف ناگهانی پمپ) در خطوط لوله¬ ایجاد می¬شود. تحقیقاتی که اخیرا انجام شده است، نشان می¬دهد که نیروی دینامیکی وارده از طرف سیال به جداره¬ لوله می¬تواند باعث حرکت لوله شود. حرکت لوله، به طور ملموسی بر حرکت سیال و همچنین فشارهای ایجاد شده در داخل لوله تأثیر می¬گذارد. از این رو به منظور تحلیل دقیق¬تر پدیده ضربه قوچ، نیاز به تحلیل همزمان معادلات سیال و سازه، با در نظر گرفتن اندرکنش بین آنها، وجود دارد. در این پایان¬نامه، روشی برای تحلیل پدیده ضربه قوچ در لوله‌ها با در نظر گرفتن اندرکنش بین سیال و سازه پیشنهاد شده است.معادلات حاکم بر پدیده ضربه قوچ، به دو دست? معادلات هیدرولیکی و معادلات سازه¬ای تقسیم¬شده¬اند.برای حل معادلات هیدرولیکی از روش المان محدود اصلاح شده وبرای حل معادلات سازه¬ای از روش المان محدود استاندارد(روش گَلرکین) استفاده شده است. روش به‌کار گرفته شده در این تحقیق، امکان حل همزمان معادلات هیدرولیکی و معادلات المان محدود ارتعاش سازه¬ای را فراهم می¬نماید. در تحقیق حاضر، مکانیزم¬های اندرکنشی در نظر گرفته شده بین سازه و سیال کوپل? پواسونی و کوپل? اصطکاکی هستند. کاربرد روش پیشنهادی در قالب حل یک مسأل? نمونه بسته شدن سریع شیر مورد بررسی قرار گرفته است.
- Abstract
- Water hammer is a pressure surge or wave resulting when a fluid in motion is forced to stop or change direction suddenly (momentum change). Water hammer commonly occurs when a valve is closed suddenly at an end of a pipeline system, and a pressure wave propagates in the pipe. Recent studies have shown that the dynamic force generated by fluid can move the pipe. The pipe movement can significantly make impacts on fluid flow and pressure values in the pipe. To perform a more rigorous evaluation of water hammer phenomenon, it is necessary to solve the equations of fluid and structure, simultaneously and consider the interactions between the fluid and structure. In this thesis, a method has been proposed to evaluate the water hammer phenomenon in pipes considering the interactions between the fluid and structure. The existing equations have been categorized in two types comprising fluid and structural equations. To solve the fluid and structural equations, modified finite element method and standard finite element method (Galerkin procedure) has been employed, respectively. Interactions between the structure and fluid have been modeled as poisson coupling and friction coupling. The application of proposed method has been evaluated in a case study. Since both of fluid and structural equations have been solved by means of finite element method (FEM), the proposed method is more accurate and has better performance in converging the solutions in comparison to similar methods such as MOC-FEM method. Furthermore, with appropriate selection of weighted parameters in fluid equations, solutions with third order accuracy have been produced.
