نمونه سوال آنالیز عددی 2
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:135
پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد عمران – سازه
فهرست مطالب:
فصل اول : تعریف مسئله، ضرورت و اهداف انجام کار 1
1 – 1 ) مقدمه 2
1 – 2 ) تعریف مسئله 3
1 –3 ) ضرورت و اهداف انجام کار 4
1-4 ) ساختار پایان نامه 5
فصل دوم : برش قالبی ( تئوری ، روابط و نکات آیین نامه ای ) 6
2 – 1 ) مقدمه 7
2 – 2 ) تعریف برش قالبی و علل وقوع آن 7
2 – 3 )تعاریف اولیه و ضوابط آیین نامه ای 9
2 – 3 – 1 ) اتصال جوشی و تعاریف آن 9
2 – 3 – 2 ) اتصال تیر به تیر 11
2 – 3-3 ) برش بال تیر در اتصال تقویت شده 12
2 – 3 – 4 ) صلیب اتصال نبشی جان 12
2 – 3- 5 ) تعیین ابعاد نبشی اتصال 13
2 – 3-6 ) معیارهای محاسبه ظرفیت برش قالبی 13
2 - 3 - 7 ) آیین نامه ایران 16
2- 4 ) کارهای انجام شده 18
2-5 ) معیار پیشنهادی برای طراحی اتصال بر اساس برش قالبی 20
2-6 ) نتیجه گیری از مباحث تئوری 25
فصل سوم : مدلسازی و تحلیل چند نمونه اتصال تقویت شده 26
3 – 1 ) مقدمه 27
3 –2 ) روش المان محدود و مزیت استفاده از آن 27
3-3 ) مش بندی و روش آنالیز 29
3 -4 ) تعریف مسئله 30
3 – 4 – 1 ) مقایسه انواع تقویت اتصال و بررسی کارایی آنها (تحلیل شماره 1 ) 30
3 – 4-2 ) بررسی تغییر شکل و تنش تیرهای متعامد (تحلیل شماره 2 ) 32
3 – 4-3 ) بررسی شدت بحرانی بودن فاق بالا و پایین (تحلیل شماره 3 ) 33
3 – 4-4 ) بررسی تأثیر طول فاق بر مقاومت اتصال (تحلیل شماره 4 ) 34
3-5 ) مدلسازی جوش 35
3 – 6 ) چگونگی تحلیل و بررسی 35
فصل چهارم : آنالیز و بررسی اتصال های آزمایشی نمونه 37
4 – 1 )مقدمه 38
4 – 2 )تحلیل شماره (1) 38
4 – 3 )تحلیل شماره (2) 55
4 – 3-1) مقدمه 55
4 – 3-2 ) اتصال بدون ورق تقویت فوقانی بال 55
4 –3-3 ) اتصال با ورق تقویت فوقانی بال 59
4 – 4 ) تحلیل شماره (3) 67
4 – 4-1 ) تیر با فاق بالا 68
4-4-2 )تیر با فاق زیر 69
4 – 4-3 ) تیر با فاق دوبل 70
4 – 5 ) تحلیل شماره (4) 72
4-6 ) تأثیر خط جوش به برش قالبی 76
4-3-3) فصل پنجم : نتیجه گیری وپیشنهادات..........................................................................................80
5-1 ) مقدمه ..........................................................................................................................................81
5-2 ) توضیح کلی روند تحلیلی انجام شده.............................................................................................. 81
5-3 ) نتیجه گیری .............................................................................................................................. 85
5-4 ) پیشنهادات ................................................................................................................................ 87
5-2 ) منابع و مآخذ ........................................................................................................................... 88
پیوست (1) نقشه های ساخت اتصال تحلیل شماره (1)...........................................................................91
پیوست (2) گزارش تحلیل با روش المان محدود نرم افزار کتیا برای اتصال تحلیل شماره (1)....................97
فهرست شکل ها
شکل 1 - 1 برش قالبی در جان تیر و محل رشد ترک.............................................................................2
شکل 2 – 1 مقایسه دو اتصال پیچی و جوش با نبشی کمکی در جان تیر................................................8
شکل 2 – 2 گسیختگی در اثر کشش برای سوراخ های گاست پلیت.................................................................16
شکل 2 – 3 دیاگرام توزیع تنش کشش و برش در نبشی اتصال جان برای تیر تقویت شده.........................21
شکل 2 – 4 رابطه خطی میان شیب تنش در وجه پایین نبشی و طول وجه a..........................................22
شکل 2 – 5 رابطه میان طول اضلاع a و b نبشی بر روی توزیع تنش برشی تیر....................................24
شکل 3 – 1 مدل سازی تیر به کمک روش المان محدود........................................................................28
شکل 3-2 اتصال تحلیل شماره (2)............................................................................................................................32
شکل 3 – 3 تیر 1 با فاق از بالا ، تیر 2 با فاق از پایین و تیر 3 با فاق دوبل تحلیل شماره ( 3 )............33
شکل 3 – 4 تیر تحلیل شماره 4 با طول فاق متغیر فوقانی....................................................................34
شکل 4-1 ) مش بندی اتصال ( 1 ).........................................................................................................39
شکل 4-2) تنش فون میزز در اتصال (1).................................................................................................39
شکل 4 – 3 خیز و تغییر مکان اتصال ( 1 )...........................................................................................40
شکل 4 – 4 نتیجه نهایی اتصال ( 1 ).....................................................................................................41
شکل 4-5 مش بندی اتصال (2)..............................................................................................................42
شکل 4 – 6 تنش فون میزز در اتصال ( 2 )...........................................................................................43
شکل 4 – 7 خیز و تغییر مکان نقاط اتصال ( 2 ) ..................................................................................43
شکل 4 – 8 ) نتیجه نهایی اتصال ( 2 )....................................................................................................44
شکل 4 – 9 مش بندی اتصال ( 3 )........................................................................................................46
شکل 4-10 تنش فون میزز در اتصال (3).................................................................................................47
شکل 4 – 11 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 3 )...........................................................................47
شکل 4 – 12 نتیبجه نهایی اتصال ( 3 )..................................................................................................48
شکل 4 – 13 مش بندی اتصال ( 4 ).......................................................................................................49
4 – 14 ) تنش فون میزز در اتصال ( 4 )..................................................................................................50
شکل 4 – 15 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 4 ).............................................................................50
شکل 4 – 16 نتیجه نهایی اتصال ( 4 )....................................................................................................51
شکل 4 – 17 مش بندی اتصال ( 5 )......................................................................................................52
شکل 4 – 18 تنش فون میزز در اتصال ( 5 )...........................................................................................53
شکل 4 – 19 خیز و تغییر مکان نقاط در اتصال ( 5 ).............................................................................53
شکل 4 – 20 نتیجه نهایی اتصال ( 5 )....................................................................................................54
شکل 4 – 21 مش بندی تحت تنش .......................................................................................................56
شکل 4 – 22 نمودار تنش بر حسب زمان در محل اتصال........................................................................57
شکل 4 – 23 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان در نقطه بالای نبشی اتصال جان...................................57
شکل 4 – 24 نمودار میانگین تغییر مکان بر حسب زمان در کل تیر........................................................58
شکل 4 -25 مش بندی تحت تنش در نمای دور.....................................................................................59
شکل 4 – 26 نمودار تنش بر حسب زمان................................................................................................60
شکل 4 – 27 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان در نقطه بالای نبشی اتصال جان...................................61
شکل 4 – 28 نمودار میانگین تغییر مکان بر حسب زمان در کل تیر.........................................................61
شکل4-29 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 20.....................................................................62
شکل 4-30 نمودار تغییر مکان برحسب زمان برای نیروی KN 20 در نقطه بالای نبشی اتصال جان.......63
4-31 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 40..............................................................................63
شکل 4-32 نمودار تغییر مکان بر حسب زمان برای نیروی KN 40 در نقطه بالای نبشی اتصال جان......64
شکل 4-33 نمودار تنش برحسب زمان برای نیروی KN 60....................................................................64
شکل4-34 نمودار تغییر مکان برحسب زمان برای نیروی KN 60 در نقطه بالای نبشی اتصال جان........65
شکل 4-35 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN20.............................................................................65
شکل 4-36 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN40.............................................................................66
شکل 4-37 مش بندی تحت تنش برای نیروی KN60.............................................................................66
شکل 4 – 38 کانتور تنش تیر فاقدار از بالا...............................................................................................68
شکل 4 –39 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار از بالا...................................................................................68
شکل 4 – 40 کانتور تنش تیر فاقدار از زیر..............................................................................................69
شکل 4 – 41 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار از زیر................................................................................70
شکل 4 – 42 کانتور تنش تیر فاقدار دوبل................................................................................................71
شکل 4 – 43 تمرکز تنش در جان تیر فاقدار دوبل...................................................................................71
شکل 4 – 44 نقاط بحرانی در فاق دوبل...................................................................................................72
شکل 4 – 45 تنش برشی در تیر شماره 1..................................................................................................73
شکل 4 – 46 تنش برشی در تیر شماره 2..................................................................................................73
شکل 4 – 47 تنش برشی در تیر شماره 3..................................................................................................74
شکل 4 – 48 تنش برشی در تیر شماره 4..................................................................................................74
شکل 4 – 49 تنش برشی در تیر شماره 5..................................................................................................74
شکل 4 – 50 تمرکز تنش در تیر بحرانی 5 با طول فاق 80 میلیمتر...........................................................75
شکل 4 – 51 جدول مقایسه تنش های ماکزیمم برش در تحلیل شماره (4)...................................................75
شکل 4 – 52 آنالیز حالت 1......................................................................................................................77
شکل 4 – 53 آنالیز حالت 2......................................................................................................................77
شکل 4 – 54 آنالیز حالت 3......................................................................................................................77
شکل 4 – 55 آنالیز حالت 4......................................................................................................................78
شکل 4 –56 تنش های ایجاد شده در خط جوش برای حالت های چهارگانه..................... 79
چکیده
در سازه های فلزی یکی از مهمترین مکان های تمرکز تنش ، محل اتصال می باشد . در برش قالبی ، نیروی برشی در محل اتصال به حدی زیاد است که قسمتی از تیر یا تقویت کننده آن بطور تکه ای گسیخته و جدا
می شود و این امر ناشی از بی توجهی در طراحی اتصال یا عدم پیش بینی صحیح بارگذاری است . در این تحقیق با کمک نرم افزار و با استفاده از روش های تئوری ، قصد داریم رفتار اتصال های گوناگون تیر به تیر را بررسی کرده و شرایط بحرانی آن از لحاظ تغییر شکل و تنش ایجاد شده مورد بررسی قرار گیرد . و در این بررسی ها رفتار برش قالبی در اتصالات جوش شده را دنبال کرده و در ادامه به دنبال ارائه راه حلی برای تقویت اتصال تیر به تیر بدور از خطر برش قالبی بوده و بهترین و مقاوم ترین نوع تقویت را در این اتصال پیشنهاد می گردد.
در این تحقیق برای مدل کردن اتصالات و بررسی برشهای قالبی در اتصالات جوشی از نرم افزار پیشرفته کتیا (CTIA-R 19) استفاده شده و در آخر نیز آنالیز و تحلیل المان محدود در محیط نرم افزار ABAQUS انجام شد.
از نتایج تحقیق مشخص گردیده که برخی روش های تقویت یک اتصال تیر به تیر در برش های قالبی در اتصالات جوشی بسیار کارا و سودمند و برخی دیگر کاملاً بی فایده و غیرضروری هستند.
کلید واژه : برش قالبی ، اتصالات جوشی ، تیرهای زبانه شده ، آنالیز اجزاء محدود
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:112
فهرست مطالب:
فهرست مطالب د
فهرست شکلها و
فهرست جداول ک
فصل اول: کلیات 1
1-1) مقدمه 1
1-2) هدف و ضرورت انجام تحقیق 2
1-3) تاریخچه 4
1-3-1) تاریخچه مختصری از علم آلودگی هوا 4
1-3-2) مروری بر مطالعات پیشین 6
1-4) ساختار پایان نامه 9
فصل دوم: مروری بر مباحث نظری 14
2-1) آلودگی هوا 14
2-1-1) تعریف جزء هوا 14
2-1-2) ساختار طبیعی هوا 14
2-1-3) تعریف هوای آلوده 15
2-1-4) منابع آلاینده هوا 15
2-1-5) عناصر آلاینده 15
2-1-6) آلاینده های معیار: 16
2-1-6-1) منواکسید کربن ( ) 17
2-1-6-2) اکسید های گوگرد 17
2-1-6-3) اکسیدهای نیتروژن (NOx) 18
2-1-7) استانداردهای مجاز هوا 19
2-1-7-1) استانداردهای مجاز کیفیت هوای محیط 20
2-1-7-2) استانداردهای مجاز انتشار 20
2-1-8) بررسی میزان تولید انتشار گازهای آلاینده در بخش انرژی هیدروکربوری کشور 21
2-2) شاخص های هواشناسی در آلودگی هوا 25
2-2-1) تعریف اتمسفر 25
2-2-2) شاخص های مؤثر بر آلودگی هوا 26
2-2-2-1) جریان هوا 26
2-2-2-2) باد 26
2-2-2-3) بارندگی 26
2-2-2-4) فشار هوا 26
2-2-2-5) درجه حرارت 27
2-2-2-6) پایداری اتمسفری 28
2-2-2-7) وارونگی دما 28
2-2-3) حرکات ستون دود 30
2-3) فلرهاو آلودگی هوا ناشی از آنها 33
2-3-1) معرفی فلر و نحوه عملکرد آن 33
2-3-2) مهمترین مشکلات در مدیریت فلرها 33
2-3-3) انواع فلرها 34
2-3-4) آلاینده های هوا در بخش بهره برداری نفت و گاز غرب ( مطالعه موردی ) 37
2-4) نتیجه گیری 40
فصل سوم :تعیین معادلات حاکم بر پخش گازهای آلاینده در جو 41
3-1) مقدمه 41
3-2) معادلات بقای جرم حاکم بر پدیده های جوی 41
3-3) معادله بقای اندازه حرکت حاکم بر پدیده های جوی 42
3-4) معادله بقای انرژی گرمایی حاکم بر پدیده های جوی 46
3-5) روند انتقال 49
3-6) جمله آشفتگی 52
3-7) روابط حاکم در قالب تحلیل عددی به روش حجم محدود 53
3-8) تحلیل مناسب معادلات 55
3-9) اعمال شرایط مرزی در قالب حجم محدود 56
3-10) توابع تعریف شده توسط کاربر 58
3-11) داده های هواشناسی ورودی الگو 59
3-11-1) تعیین پایداری جو 59
3-11-2) تعیین نیمرخ باد و دما 61
3-12) الگوریتم برنامه 66
3-13) نتیجه گیری 67
فصل چهارم: تحلیل و تفسیر نتایج 68
4-1) مقدمه 68
4-2) صحت سنجی الگو 68
محاسبه نیمرخ باد و دما 68
4-3) الگوسازی آلاینده های خروجی از فلر 72
4-3-1) مشخصات واحد مورد مطالعه 72
4-3-2) مشخصات فلر مورد مطالعه 72
4-3-3) داده های هواشناسی 74
4-3-3-1) محاسبه نیمرخ باد و دما 74
4-3-4) هندسه مسئله 78
4-3-5) شرایط مرزی 79
4-3-6) فرضیات حل مسئله از طریق نرم افزار 80
4-4) تشریح نتایج 80
4-4-1) تشریح خطوط تراز حاصل از انتشار آلاینده های خروجی فلر در فصل تابستان 80
4-4-2) تشریح نتایج حاصل از انتشار آلاینده های خروجی فلر در فصل زمستان 84
4-4-3) بررسی تغییرات غلظت آلاینده ها در دو فصل تابستان و زمستان 87
4-4-3-1) تشریح نحوه پخش آلاینده CO 88
4-4-3-2) تشریح نحوه پخش آلاینده NOx 92
4-4-3-3) تشریح نحوه پخش آلاینده SO2 96
4-4-3-4) تشریح تغییرات دما و چگالی 99
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 100
5-1) مقدمه 100
5-2) جمع بندی و نتیجهگیری 100
5-3) پیشنهادات 102
6) فهرست منابع و مآخذ 103
7) پیوست 108
فهرست شکلها
شکل 1 1 : سهم قسمت های مختلف جهان از گازهای سوزانده شده در فلر یا تخلیه شده به محیط]6[ 3
شکل 2 1 :سهم هریک از منابع تولید کننده منواکسیدکربن به درصد]مرجع USEPA [ 17
شکل 2 2 :سهم هریک از منابع تولید کننده اکسیدهای گوگرد به درصد] مرجع USEPA [ 18
شکل 2 3 :منابع اکسیدهای نیتروژن در آمریکا (منبع : USEPA, 2003 ) 19
شکل 2 4 : روند تغییر انتشار گازهای آلاینده و گلخانه ای از کل بخش های مصرف کننده انرژی هیدروکربوری کشور( به علت حجم اندک گاز SO3 در مقایسه با سایر گازها در نمودار نشان داده نشده است)]4[ 23
شکل 2 5 : روند تغییرات انتشار گازهای آلاینده و گلخانه ای از بخش صنعت ( به علت حجم اندک گاز SO3 در مقایسه با سایر گازها در نمودار نشان داده نشده است)]4[ 24
شکل 2 6 : شمایی از لایه های اصلی تشکیل دهنده اتمسفر 25
شکل 2 7 : حرکت حلقوی ستون دود 30
شکل 2 8 : حرکت قیفی ستون دود 31
شکل 2 9 : حرکت بادبزنی ستون دود 31
شکل 2 10 : حرکت دودی ستون دود 31
شکل 2 11 :حرکت بالارونده ستون دود 32
شکل 2 12 : اجزای تشکیل دهنده یک فلر مرتفع با عامل اختلاط کننده بخار 34
شکل 2 13 : فلر با عامل اختلاط کننده هوا 35
شکل 2 14 : فلر با عامل اختلاط کننده فشار 36
شکل 2 15 : فلر بدون عامل اختلاط 37
شکل 2 16 : میزان گاز سوزانده شده در فلر و سوخت تجهیزات احتراقی شرکت بهرهبرداری نفت و گازغرب 38
شکل 2 17 : میزان انتشار آلایندههای هوا از فلرهای شرکت بهرهبرداری نفت و گاز غرب 39
شکل 2 18 : میزان انتشار آلاینده هوا از فلر و تجهیزات احتراقی شرکت بهرهبرداری نفت و گاز غرب 39
شکل 3 1 : جریان در جهت از درون یک جزء حجمی ساکن 41
شکل 3 2 : یک جزء حجمی و تنشهای وارد بر آن و انتقال مؤلفه اندازه حرکت در جهت 43
شکل 3 3 : جزء حجمی برای تعیین معادلة انرژی گرمایی 46
شکل 3 4 : تغییرات جرم در یک جزء حجمی سیال 50
شکل 3 5 : نمونه ی حجم کنترل و نمادگذاری مورد استفاده در حالت کارتزین دو بعدی 55
شکل 3 6الگوریتم حل برنامه سیمپل]30[ 57
شکل 3 20 : الگوریتم حل نرم افزار انتخاب شده جهت الگوسازی پخش آلاینده ها در فضای جو]30[ 66
شکل 4 1:نمودار بیانگر نیمرخ سرعت باد نسبت به ارتفاع برای 31/4/88 در ساعت 15 می باشد. 69
شکل 4 2 :نمودار بیانگر نیمرخ دما نسبت به ارتفاع برای 31/4/88 در ساعت 15می باشد. 70
شکل 4 3 : نمودار بیانگر میزان غلظت CO محاسبه شده توسط برنامه و اندازه گیری شده در فواصل 50 ، 100 و 200 متری از فلر می باشد. 70
شکل 4 4 : : نمودار بیانگر میزان غلظت NOx محاسبه شده توسط برنامه و اندازه گیری شده در فواصل 50 ، 100 و 200 متری از فلر می باشد. 71
شکل 4 5 : نمودار بیانگر میزان غلظت SO2 محاسبه شده توسط برنامه و اندازه گیری شده در فواصل 50 ، 100 و 200 متری از فلر می باشد. 71
شکل 4 6: نمودار بیانگر نیمرخ سرعت باد نسبت به ارتفاع برای یک روز زمستانی می باشد. 75
شکل 4 7 : نمودار بیانگر نیمرخ دما نسبت به ارتفاع برای یک روز زمستانی می باشد. 76
شکل 4 8 : نمودار بیانگر نیمرخ سرعت باد نسبت به ارتفاع برای یک روز تابستانی می باشد. 77
شکل 4 9 : نمودار بیانگر نیمرخ دما نسبت به ارتفاع برای یک روز تابستانی می باشد. 78
شکل 4 10 : شمایی از فضای محاسباتی 79
شکل 4 11 : شمایی از شبکه بندی محیط مورد بررسی 79
شکل 4 12 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر .خطوط تراز بیانگر تغییرات فشار نسبی محیط بر حسب پاسکال برای یک روز تابستانی به دلیل پخش آلاینده ها از فلر در جو می باشد. 81
شکل 4 13 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر . شکل بیانگر خطوط جریان حرکت آلاینده در جو برای یک روز تابستانی در جو ناپایدار می باشد. 81
شکل 4 14 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر. خطوط تراز بیانگر سرعت آلاینده ها برحسب متر بر ثانیه برای یک روز تابستانی می باشند . 82
شکل 4 15 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر .در شکل خطوط تراز بیانگر تغییرات دما برحسب کلوین در دهانه خروجی فلر در یک روز تابستانی می باشند. 82
شکل 4 16 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر. در شکل خطوط تراز بیانگر تغییرات چگالی (kgm3 )هوا در دهانه خروجی فلر برای یک روز تابستانی می باشند. 83
شکل 4 17 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر. شکل بیانگر نحوه پخش آلاینده های خروجی از فلر برای یک روز تابستانی برای جو ناپایدارمی باشد .خطوط تراز نیز بیانگر نسبت جرمی آلاینده ها می باشد. 84
شکل 4 18: محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر .خطوط تراز بیانگر تغییرات فشار نسبی محیط بر حسب پاسکال برای یک روز زمستانی به دلیل پخش آلاینده ها از فلر در جو می باشد. 84
شکل 4 19: محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر . شکل بیانگر خطوط جریان حرکت آلاینده در جو برای یک روز زمستانی در جو پایدار می باشد. 85
شکل 4 20 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر. خطوط تراز بیانگر سرعت آلاینده ها برحسب متر بر ثانیه برای یک روز زمستانی می باشند . 85
شکل 4 21: محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر .در شکل خطوط تراز بیانگر تغییرات دما برحسب کلوین در دهانه خروجی فلر در یک روز زمستانی می باشند. 86
شکل 4 22 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر. در شکل خطوط تراز بیانگر تغییرات چگالی (kgm3 )هوا در دهانه خروجی فلر برای یک روز زمستانی می باشند. 86
شکل 4 23 : محور X فاصله برحسب متر و محور Y فاصله برحسب متر. شکل بیانگر نحوه پخش آلاینده های خروجی از فلر برای یک روز زمستانی برای جو پایدارمی باشد .خطوط تراز نیز بیانگر نسبت جرمی آلاینده ها می باشد. 87
شکل 4 24 : محور X فاصله بر حسب متر و محور Y ارتفاع برحسب متر .شکل بیانگر نحوه پخش CO در دهانه خروجی فلر برای یک روز تابستانی می باشد و خطوط تراز نسبت جرمی را نشان می دهند. 88
شکل 4 25: محور X فاصله بر حسب متر و محور Y ارتفاع برحسب متر .شکل بیانگر نحوه پخش CO در دهانه خروجی فلر برای یک روز زمستانی می باشد و خطوط تراز نسبت جرمی را نشان می دهند. 89
شکل 4 26: نمودار بیانگر تغییرات غلظت CO در ارتفاع 2 متری از سطح زمین ( ارتفاع سطح تنفس) برای دو روز زمستانی و تابستانی و غلظت استاندارد مجاز هوای پاک برای CO می باشد. 90
شکل 4 27: نمودار بیانگر تغییرات غلظت CO در ارتفاع 35 متری از سطح زمین برای دو روز زمستانی و تابستانی و غلظت استاندارد مجاز انتشار فلر برای CO می باشد. 90
شکل 4 28 : نمودار بیانگر تغییرات غلظت CO در ارتفاع در فاصله 5 متری از فلر برای دو روز تابستانی و زمستانی و غلظت استاندارد مجاز انتشار فلر می باشد. 91
شکل 4 29 : نمودار بیانگر تغییرات غلظت CO در ارتفاع در فاصله 50 متری از فلر برای دو روز تابستانی و زمستانی و غلظت استاندارد مجاز انتشار فلر می باشد. 91
شکل 4 30: محور X فاصله بر حسب متر و محور Y ارتفاع برحسب متر. شکل بیانگر نحوه پخش NO در دهانه خروجی فلر برای یک روز تابستانی می باشد و خطوط تراز نسبت جرمی را نشان می دهند. 92
شکل 4 31 : محور X فاصله بر حسب متر و محور Y ارتفاع برحسب متر. شکل بیانگر نحوه پخش NO2 در دهانه خروجی فلر برای یک روز تابستانی می باشد و خطوط تراز نسبت جرمی را نشان می دهند. 92
شکل 4 32: محور X فاصله بر حسب متر و محور Y ارتفاع برحسب متر. شکل بیانگر نحوه پخش NO در دهانه خروجی فلر برای یک روز زمستانی می باشد و خطوط تراز نسبت جرمی را نشان می دهند. 93
شکل 4 33 : محور X فاصله بر حسب متر و محور Y ارتفاع برحسب متر. شکل بیانگر نحوه پخش NO2 در دهانه خروجی فلر برای یک روز زمستانی می باشد و خطوط تراز نسبت جرمی را نشان می دهند. 93
شکل 4 34 : نمودار بیانگر تغییرات غلظت NOx در ارتفاع 2 متری از سطح زمین ( ارتفاع سطح تنفس) برای دو روز زمستانی و تابستانی و غلظت استاندارد مجاز هوای پاک برای آن می باشد. 94
شکل 4 35 : نمودار بیانگر تغییرات غلظت NOx در ارتفاع 35 متری از سطح زمین برای دو روز زمستانی و تابستانی و غلظت استاندارد مجاز انتشار فلر برای آن می باشد. 94
شکل 4 36 : نمودار بیانگر تغییرات غلظت NOx در ارتفاع در فواصله 5 متری از فلر برای دو روز زمستانی و تابستانی می باشد. 95
شکل 4 37: نمودار بیانگر تغییرات غلظت NOx در ارتفاع در فاصله50 متری از فلر برای دو روز تابستانی و زمستانی می باشد. 95
شکل 4 38 : محور X فاصله بر حسب متر و محور Y ارتفاع برحسب متر. شکل بیانگر نحوه پخش SO2 در دهانه خروجی فلر برای یک روز تابستانی می باشد و خطوط تراز نسبت جرمی را نشان می دهند. 96
شکل 4 39 : محور X فاصله بر حسب متر و محور Y ارتفاع برحسب متر. شکل بیانگر نحوه پخش SO2 در دهانه خروجی فلر برای یک روز زمستانی می باشد و خطوط تراز نسبت جرمی را نشان می دهند. 96
شکل 4 40 : نمودار بیانگر تغییرات غلظت SO2 در ارتفاع 2 متری از سطح زمین ( ارتفاع سطح تنفس) برای دو روز زمستانی و تابستانی و غلظت استاندارد مجاز اولیه و ثانویه هوای پاک برای آن می باشد. 97
شکل 4 41 : نمودار بیانگر تغییرات غلظت SO2 در ارتفاع 35 متری از سطح زمین برای دو روز زمستانی و تابستانی می باشد. 97
شکل 4 42: نمودار بیانگر تغییرات غلظت SO2 در ارتفاع در فاصله 5 متری از فلر برای دو روز تابستانی و زمستانی می باشد. 98
شکل 4 43 : نمودار بیانگر تغییرات غلظت SO2 در ارتفاع در فاصله 50 متری از فلر برای دو روز زمستانی و تابستانی می باشد. 98
شکل 4 44 : نمودار بیانگر تغییرات دما نسبت به چگالی در ارتفاع 26 متری از سطح زمین در جهت باد غالب برای دو روز زمستانی و تابستانی می باشد. 99
شکل 4 45 : نمودار بیانگر تغییرات دما نسبت به چگالی روی خط مرکزی فلر برای دو روز زمستانی و تابستانی می باشد. 99
فهرست جداول
جدول 1 1 :سهم کشورهای مختلف جهان از گازهای سوزانده شده در فلر یا تخلیه شده به محیط]6[ 4
جدول 2 1 :نسبت مولکولهای تشکیل دهنده هوای خشک در فشار 101325 پاسکال و درجه حرارت 15 درجه سلسیوس در سطح دریا ]32[ 14
جدول 2 2 :استانداردهای مجاز ملی کیفیت هوا در محیط]8[ 20
جدول 2 3 :استاندارهای مجاز انتشار آلاینده های معیار ]2[ 21
جدول 2 4:میزان انتشار هر یک از آلاینده های هوا از کلیه بخش های مصرف کننده انرژی هیدروکربوری در سال 1385برحسب تن]4[ 22
جدول 2 5 :سهم هر یک از آلاینده های هوا از کلیه بخش های مصرف کننده انرژی هیدروکربوری در سال 1385 به درصد]4[ 22
جدول 2 6 : مقدار انتشار گازهای آلاینده و گلخانه ای از کل بخش انرژی هیدروکربوری کشور طی سال های 85-1346 برحسب تن]4[ 23
جدول 2 7 : انتشار گازهای آلاینده و گلخانه ای از بخش صنعت به تفکیک نوع سوخت در سال 1385برحسب تن]4[ 24
جدول 3 1 :مقادیر ضرایب انتقال جرم آشفته ]21[ 52
جدول 3 2 :تقسیمبندی طبق بندی های انتشار پاسکویل: A بسیار ناپایدار، B ناپایدار، C ناپایداری خفیف، D خنثی، E پایداری خفیف، F پایدار، G بسیار پایدار]32[ 60
جدول 3 3 : تعریف کلاسهای ترنر: 1- بسیار ناپایدار، 2- ناپایدار 3- ناپایداری خفیف، 4- خنثی، 5- پایداری خفیف، 6- پایدار، 7- بسیار پایدار]32[ 60
جدول 3 4 : تعیین عدد کلاس کیفیت تابش]32[ 61
جدول 3 5 : تعیین براساس پوشش گیاهی]21[ 62
جدول 3 6: نرخ کاهش دما نسبت به ارتفاع با توجه به شرایط پایداری جو]21[ 65
جدول 4 1: مشخصات هواشناسی بدست آمده از ایستگاه سینوپتیک ایلام برای 31/4/88 68
جدول 4 2: مشخصات فیزیکی فلر 72
جدول 4 3 : مشخصات ترکیبات ورودی فلر در زمستان 73
جدول 4 4 : مشخصات ترکیبات ورودی فلر در فصل تابستان 73
جدول4 5 : نسبت جرمی آلاینده ها 74
جدول 4 6 : میانگین داده های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه 74
چکیده
تأثیر زیانبار آلودگی هوا بر انسان و محیط زیست بر هیچ کس پوشیده نیست. مشکلات سلامتی و اقتصادی ناشی از آلودگی هوا، توجه بسیاری از محققان را در دهه های اخیر به خود جلب کرده است. پیش بینی غلظت آلاینده های معیار با توجه به برهم کنش آنها با سه عامل شرایط جوی، توپوگرافی و تولید آلاینده نقشی مؤثر در ساز و کار تصمیم سازی برای مقابله با آلودگی هوا بازی می کند. صنعت بهره برداری نفت جزء صنایع مهم و درآمدزا می باشد. لذا همگام با پیشرفت این صنایع بحث آلودگی آنها نیز باید مورد توجه قرار گیرد. از مهمترین اثرهای مخرب زیست محیطی در بخش بهره برداری نفت می توان به گازهای خروجی از فلرها اشاره کرد. آگاهی از نحوه پخش و پراکنش آلاینده ها از فلرهای مناطق بهره برداری می تواند در تعیین ایستگاه های کنترل و کیفیت هوا منطقه، حفظ ایمنی کارکنان، انجام اصلاحات زیست محیطی در جهت بازیافت این گازها و سایر موارد مورد استفاده قرار گیرد. پخش آلاینده های CO ، 〖NO〗_x و 〖SO〗_2 مهمترین آلودگی ناشی از فلر های مناطق بهره برداری نفت محسوب می شود. از اینرو در این رساله چگونگی پخش این آلاینده ها از یک فلر ظرفیت پایین بدون عامل اختلاط با استفاد از الگوسازی دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. الگوسازی دوبعدی دینامیک سیالات محاسباتی برای پیش بینی چگونگی پخش این آلاینده ها از فلر از طریق حل عددی با روش حجم محدود انجام شده است. بدین منظور محدوده ای به ابعاد 286 × 2050 متر به عنوان دامنه محاسباتی در نظر گرفته شده است . این دامنه به 66000 حجم کنترلی چهار وجهی تقسیم و برای آشفتگی از الگو K-ε RNG استفاده شده است . در ابتدا مقادیر پیش بینی شده غلظت با مقادیر اندازه گیری شده مورد مقایسه قرار گرفته است و خطای کمتر از 10 درصد برای میزان غلظت هر سه آلاینده بیانگر تطابق خوبی برای محاسبه غلظت با استفاده از روش عددی بوده است. هم چنین نمودارهای پیش بینی غلظت آلاینده ها در سطوح مختلف مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته و مقایسه ای میان این مقادیر بدست آمده با مقادیر استانداردهای مجاز انتشار و هوای پاک صورت گرفته است. میزان آلاینده CO هم از استاندارد مجاز انتشار و هم هوای پاک بیشتر بوده و میزان آلاینده های 〖NO〗_x و 〖SO〗_2 تنها از استاندارد مجاز اولیه هوای پاک بیشتر بوده است اما در هر سه مورد بررسی های لازم جهت اقدامات زیست محیطی لازم و ضروری می باشد. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد که دینامیک سیالات محاسباتی ابزاری بسیار مفید و توانمند برای الگوسازی پخش آلاینده ها در هوا می باشد .
کلمات کلیدی : الگوسازی ، آلودگی هوا ، دینامیک سیالات محاسباتی ، غلظت گازهای آلاینده و فلر .
چکیده:
پرتاب کننده های جامی شکل یکی از انواع مهم مستهلک کننده ها می باشند و نقش استهلاک انرژی جریان در سرریز ها را به عهده دارند و در صورتی که نتوانند وظیفه خود را به نحو درست انجام دهند، خسارات غیر قابل جبرانی ممکن است به بار بیاید. برای طراحی درست این پرتاب کننده ها لازم است که پارامتر های مختلف از جمله سرعت، فشار وغیره به درستی روی آن شناسایی و تحلیل شوند. در این پروژه بعد از معرفی نقش و عملکرد سازه های پرتاب کننده جامی شکل در استهلاک انرژی جریان روی سرریزها، خصوصیات هیدرولیکی و هندسی آن مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و با توجه به اینکه ساخت مدل های فیزیکی این پرتاب کننده ها برای پیش بینی وتحلیل نحوه عملکرد واقعی آن، وقت گیر و پرهزینه که یک نرم افزار محاسباتی دینامیک Flow-3D است، این مدل سازی به صورت عددی و توسط نرم افزار سیالات است، انجام شده است و تمامی خصوصیات هندسی و هیدرولیکی سازه به مدل کامپیوتری وارد گردیده است تا در زمان کمتر و با صرف هزینه کمتری نتایج مشابه بدست بیاید. مدل سازی ابتدا برای سرریز و پرتاب کننده سد جره انجام داده شده و با در دست داشتن اطلاعات موجود مربوط به مدل فیزیکی، نتایج حاصل از مدل سازی کامپیوتری با آن مقایسه شده و نتایج ما با آن تطابق بسیار خوبی داشته است و این اصل اثبات شده است که می توان به جای مدل سازی فیزیکی از این پس از مدل سازی کامپیوتری برای تحلیل وضعیت فشار و عمق وسرعت روی پرتاب کننده استفاده کرد. در مرحله بعد، مدل سازی برای شعاع های مختلفی از پرتاب کننده انجام شد. این مدل سازی ها به صورت دو بعدی و سه بعدی تکرار شدند و برای نقاط مختلف موجود روی پرتاب کننده نمودارهایی بدست آمد که حاصل از تست تحلیل حساسیت بوده و نشان دهنده نسبت فشار بدست آمده از تحلیل سه بعدی به فشار بدست آمده از تحلیل دو بعدی مربوط به همان نقطه مورد بررسی می باشند. این نسبت ها ضریب ۲٫۵ بعدی نامیده شده اند. همچنین نمودار ها و روابطی با توجه به نسبت های بدون بعد هندسی برای ایجاد رابطه بین نتایج مدل سازی دو بعدی با سه بعدی ارائه شده اند. در مرحله آخر نیز با توجه به اندازه های بدست آمده مربوط به توزیع فشار روی مدل دو بعدی و سه بعدی، و برنامه شبکه عصبی رابطه ای بین این داده ها برقرار شد و با استفاده از هر MATLAB توسط نرم افزار ٢ شعاع دلخواه از پرتاب کننده جامی و هرمقطع مورد نظر روی جام و همچنین مقدار فشار حاصل از مدلسازی دو بعدی آن می توان نتایج دقیق مربوط به مدلسازی سه بعدی را به کمک فرمول بدست آمده و ارائه شده بدست آورد. در نتیجه این تحقیق می تواند کمک زیادی در این زمینه نمایند که به جای انجام مدل سازی سه بعدی و صرف وقت چندین برابر مدل سازی دوبعدی، از این پس مدل سازی کامپیوتری را به صورت دو بعدی انجام دهیم و با توجه به نقاط مورد نظر روی پرتابه و پارامتر های بررسی شده متناسب، از نمودار یا روابط مربوطه استفاده کرده و با ضریب اصلاحی بدست آمده یا فرمول ارائه شده نتیجه دو بعدی را به نتیجه تحلیل سه بعدی و دقیق تر نزدیک بنماییم.
فهرست مطالب
فصل اول .............................................................................................. 4
کلیات تحقیق و ساختار پایان نامه................................................................ 4
1-1 : کلیات.......................................................................................... 5
2-1 : ساختار پایان نامه.................................................................................. 6
فصل دوم.............................................................................................. 8
مروری بر مطالعات انجام شده در ارتباط با موضوع تحقیق ................................... 8
2-1 : مقدمه: .............................................................................................. 9
2-2 : تاریخچه مطالعات.................................................................................. 9
2-2-1 : مطالعات آزمایشگاهی....................................................................... 9
2-2-2 : مطالعات تحلیلی........................................................................... 11
2-2-3 : تحقیقات عددی............................................................................ 12
فصل سوم ........................................................................................... 28
زمینه های علمی تحقیق.......................................................................... 28
-3-1 مقدمه............................................................................................. 29
-3-2 روشهای استهلاکانرژی در سد های بلند.................................................. 29
-3-3 روشهای استهلاکانرژی متمرکز جریان آب ............................................... 30
-3-3-1 استهلاکانرژی به کمکپخشجت: ...................................................... 31
-3-3-2 انواع سیستم های استهلاک انرژی از دیدگاه استاندارد اداره مهندسی ارتش
32 ......................................................................................... : [ آمریکا[ 31
32 .......... :[ 3-3-3 تقسیم بندی انواع مستهلک کننده ها ی انرژی از دیدگاه گریشین[ 28
ز
34 ................. : [ -3-3-4 تقسیم بندی مستهلک کننده های انرژی از دیدگاه میسون [ 37
-3-4 محدودیت استهلاکانرژی..................................................................... 35
-3-5 پرتاب کننده جامی:............................................................................. 37
-3-6 جام یا قاشقک پرشاسکی .................................................................... 39
-3-6-1 انواع جام................................................................................... 39
-2-6-3 هندسه و خصوصیات هیدرولیکی جام.................................................. 41
-7-3 رفتار جت در اتمسفر:............................................................................ 50
54 .................................: [39- -1-7-3 ورود هوا به جریان روی تنداب تا لبه جام[ 16
-2-7-3 ورود هوا به جت خروجی از جام:....................................................... 55
59............................................................................................... فصل 4
59 ................................................................... FLOW-3D تحلیل عددی با نرم افزار
-4-1 مقدمه ............................................................................................. 60
-4-2 تاریخچه ........................................................................................... 60
-4-3 معادلات حاکم..................................................................................... 61
-4-3-1 سیستمهای مختصات...................................................................... 61
-4-3-2 معادله پیوستگی جرم...................................................................... 62
-4-3-3 معادلات مومنتوم........................................................................... 63
-4-3-4 تنشهای روی دیواره: ..................................................................... 65
-4-3-5 افت اغتشاشی جریان...................................................................... 65
-4-3-6 سطوح مشترک و سطوح آزاد............................................................. 66
-4-3-7 معادله انرژی سیال........................................................................ 67
-4-3-8 مدلهای آشفتگی.......................................................................... 67
-4-3-9 ویسکوزیته آشفتگی....................................................................... 68
-4-3-10 معادله انرژی جنبشی آشفتگی......................................................... 69
-4-3-11 مدل رسوب.............................................................................. 70
ح
70 .......................................................................FLOW-3D -4-4 کلیات نرم افزار
70 ............................ [26] Semi – Lagrangain VOF Advection -4-4-1 استفاده از روش
-4-5 استفاده از سیستم شبکه بندی چندگانه....................................................... 72
-4-6 روشکسر مساحت – حجم مانع :.............................................................. 72
-4-7 تقریبات عددی................................................................................... 73
-4-8 شرح روشحل عددی........................................................................... 75
75 ......................................................FLOW-3D -4-9 مدلسازی ورود هوا در نرم افزار
77 ......................................FLOW-3D -4-10 خصوصیات خاصو منحصر به فرد نرم افزار
78 .......................................................FLOW-3D 4-11 موارد کاربرد صنعتی نرم افزار
4-12 مدل سازی:...................................................................................... 79
4-12-1 هدایت گر:................................................................................ 79
-4-12-2 نصب مدل:............................................................................... 79
-4-12-3 شبیه سازی: ............................................................................. 85
-4-12-4 تحلیل: .................................................................................... 86
-4-12-5 نمایشگر.................................................................................. 87
88 ............................................................................................... فصل 5
مدل سازی عددی و کالیبراسیون.............................................................. 88
-5-1 مقدمه............................................................................................. 89
-5-2 مشخصات سازه مورد مطالعه:................................................................... 89
-5-2-1 مشخصات سازه ای سرریز............................................................... 90
-5-2-2 خصوصیات هیدرولوژیکی سد مورد مطالعه ما به شرح زیر می باشد : ............... 91
-5-3 مدل فیزیکی................................................................................... 91
-5-3-1 مشخصات پرتاب کننده در مدل فیزیکی:.............................................. 94
-5-3-2 معرفی مقاطع اندازه گیری عمق آب و سرعت.......................................... 95
-5-4 مدل سازی در نرم افزار:......................................................................... 98
ط
-5-4-1 ارائه گام های زمانی بر اساس اندازه شبکه های مش بندی برای حصول به
پایداری:............................................................................................... 99
-5 معادله انفصال برای وضعیت دو بعدی.............................................................................. 99 -4 -1-1
-5 معادله انفصال برای سه بعدی..................................................................................... 101 -4 -1-2
-5 حل معادلات جبری................................................................................................ 102 -4 -1-3
-5-5 اتمام مدل سازی ................................................................................ 106
-5-6 تست تحلیل حساسیت:......................................................................... 111
-5-7 بکارگیری شبکه عصبی در ارزیابی فشار روی پرتاب کننده در حالتسه بعدی........... 124
-5-7-1 مقدمه: ........................................................................................ 124
-5-7-2 داده های ورودی و هدف.................................................................... 124
-5-7-3 روشکار در شبکه عصبی................................................................... 124
فصل ششم........................................................................................ 128
نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات برای تحقیقات آتی........................................ 128
6-1 : جمع بندی و نتایج تحقیق..................................................................... 129
6-2 : ارائه پیشنهاد برای تحقیقات آتی.............................................................. 132
منابع و مراجع .................................................................................... 133
منابع و مراجع.......................................................................................... 134
هدف از این مقاله بررسی روش تائو با پایه های چند جمله ای دلخواه برای یافتن معادلات انتگرال –دیفرانسیل ولترا(VIDES)است.قسمت های دیفرانسیل و انتگرال این معادلات توسط نمادهای علمی تائو جایگزین می شوند.به این منظور که VIDES را به دستگاه معادلات خطی تبدیل کند.برای برتری روش تائو نتایج عددی چند مثال با پایه های چند جمله ای چپیشف ارائه می شود.
واژگان کلیدی: انتگرال-دیفرانسیل،چند جمله ای، ضرایب، ثابت ها، ماتریس، بردار، مبنای چبیشف