پایان نامه ارشد عمران ارائه یک مدل عددی - ریاضی برای بررسی پدیده شکست سد به روش حجم محدود با استفاده از شبکه بندی ورونوی

اختصاصی از هایدی پایان نامه ارشد عمران ارائه یک مدل عددی - ریاضی برای بررسی پدیده شکست سد به روش حجم محدود با استفاده از شبکه بندی ورونوی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده

شکست سد از جمله وقایعی است که خ س ارات مالی و جانی زیادی به همراه دارد. لذ ا در طرح سد ها باید این پدیده به طور کامل مورد مطالعه قرار گیرد تا تمهیدات لازم جهت کنترل سیلابهای بزرگ ناشی از شکست سد صورت گیرد. به علت رویارویی با آزاد شدن حجم عظیمی از آب پشت سد به صورت ناگهانی و بروز امواج سهمگین با سرعت زیاد و زمان کم برای اخطار عواملی چون میزان سرعت امواج و ارتفاع جریان از دیرباز مورد توجه و مطالعه محققین بوده است. جهت بررسی پدیده شکست، محققین معادلات حاکم بر آبهای کم عمق را در نظر گرفته و با توجه به عدم وجود روشهای دقیق ریاضی جهت حل این معادلات در حالت کلی،روش های عددی متفاوتی را پیشنهاد کردند.

در این پژوهش پس از مطالعه تئوری حاکم بر شکست سد و معادلات حاکم بر آن از روش عددی حجم محدود با توجه به مزایای عمده آن مانند شبیه سازی جریان سیالات و استفاده از شبکه بندی غیر منظم ودلخواه و مسائل با هندسه نا منظم وحافظ قانون بقا و همچنین روش شبکه بندی ورونوی با توجه به ویژگی های منحصر به فرد و سازگاری مناسبی که با روش حجم محدود دارا می باشد برای منفصل سازی معادلات حاکم بر شکست سد وحل عددی آن استفاده شده است و در ادامه برنامه ای کامپیوتری به کمک نرم افزار و زبان برنامه نویسی قدرتمند متلب تهیه خواهد شد و نتایج حاصل در انتها مورد ارزیابی و صحت سنجی قرار می گیرد.

فهرست مطالب:

چکیده.............................................................................................................................................................................. 1
-1 فصل اول: مقدمه...................................................................................................................................................... 2
-1-1 دورنمای تحقیق....................................................................................................................................... 3
-2-1 اهداف تحقیق.......................................................................................................................................... 3
-3-1 متغیرهای اصلی تحقیق.......................................................................................................................... 4
-4-1 متغیرهای فرعی تحقیق........................................................................................................................... 4
-5-1 مباحث پیشرو......................................................................................................................................... 5
-2 فصل دوم: مروری بر مطالعات انجام شده در ارتباط با موضوع تحقیق.................................................................... 6
-1-2 کلیات....................................................................................................................................................... 7
-1-1-2 مقدمه................................................................................................................................................... 7
2-1-2 توصیف مساله و شرایط موفقیت مدل عددی........................................................................................ 7
-3-1-2 خطای پخش عددی و پراکنش.......................................................................................................... 7
-4-1-2 پایستاری معادلات و روش عددی در حل مسئله ریمن ................................................................... 8
-5-1-2 دیگر ویژگی های مسئله شکست سد............................................................................................... 8
-6-1-2 ویژگی های روش های عددی قابل کاربرد در مسئله شکست سد.................................................. 9
9..................................................TVD -7-1-2 ویژگی های روش های عاری از نوسان، شرایط یکنوایی و
-2-2 تاریخچه مدلسازی شکست سد............................................................................................................. 13
-1-2-2 روشهای عددی کامپیوتری .............................................................................................................. 14
-3 فصل سوم: معادلات حاکم بر جریان....................................................................................................................... 16
-1-3 اصل بقاء جرم(معادلهءپیوستگی).......................................................................................................... 17
-1-1-3 بدست آوردن معادله دیفرانسیل اصل بقاء جرم با استفاده از تئوری دایورژانس............................... 18
-2-1-3 بدست آوردن معادله دیفرانسیل اصل بقاء جرم با استفاده از حجم کنترلی حدی.............................. 19
-3-1-3 شکل دیگر معادلة پیوستگی............................................................................................................... 22
-4-1-3 معادلة پیوستگی در مختصات استوانهای............................................................................................ 23
-5-1-3 شرایط خاص معادلة پیوستگی........................................................................................................... 24
-1-5-1-3 جریان دائمی و قابل تراکم.......................................................................................................... 24
-2-5-1-3 جریان غیر قابل تراکم................................................................................................................. 25
ز
-2-3 اصل بقاء مومنتم خطی (معادلة کوشی)............................................................................................... 26
-1-2-3 بدست آوردن معادلة دیفرانسیل عمومی بقاء مومنتم خطی توسط تئوری دیورژانس........................ 27
-2-2-3 بدست آوردن معادلة دیفرانسیل عمومی بقاء مومنتم خطی توسط حجم کنترلی حدی.................... 29
-3-2-3 شکل دیگر معادلة کوشی.................................................................................................................. 32
-4-2-3 بدست آوردن معادلة دیفرانسیل عمومی بقاء مومنتم خطی توسط قانون دوم نیوتن........................ 33
-3-3 معادلات ناویر– استوکس.................................................................................................................... 34
-1-3-3 بدست آوردن معادلات ناویر - استوکس برای جریان غیرقابل تراکم و همدما............................... 36
-4-3 معادلات حاکم بر پدیده شکست سد................................................................................................... 39
-1-4-3 فرضیات............................................................................................................................................ 39
-2-4-3 معادلات حاکم................................................................................................................................. 40
-3-4-3 شکل نگهدارنده یا پایستار معادلات حاکم..................................................................................... 41
-4-4-3 شکل غیر ابقایی معادلات حاکم..................................................................................................... 43
-5-4-3 شرایط مرزی..................................................................................................................................... 43
-4 فصل چهارم: شبکهبندی ورونوی.......................................................................................................................... 45
-1-4 انواع شبکهبندی................................................................................................................................... 46
-1-1-4 شبکهبندی ساختاریافته.................................................................................................................... 46
-2-1-4 شبکهبندی ساختارنیافته................................................................................................................... 47
-2-4 شکل المانها........................................................................................................................................ 47
-3-4 شبکهبندی ورونوی.............................................................................................................................. 48
-1-3-4 الگوریتمهای ایجاد شبکهبندی ورونوی.......................................................................................... 49
-4-4 مثلثبندی دلاینی............................................................................................................................... 52
-1-4-4 الگوریتمهای ایجاد مثلثبندی دلاینی............................................................................................. 54
-5-4 ارتباط شکبهبندی ورونوی و مثلثبندی دلاینی................................................................................. 58
-1-5-4 تبدیل شبکهبندی ورونوی به مثلثبندی دلاینی.............................................................................. 59
-2-5-4 تبدیل مثلثبندی دلاینی به شبکهبندی ورونوی.............................................................................. 60
-6-4 کاربردهای مختلف شبکهبندی ورونوی................................................................................................. 61
-7-4 معایب شبکهبندی ورونوی................................................................................................................... 61
-5 فصل پنجم: گسستهسازی معادلات حاکم بر شکست سد.................................................................................... 62
ح
-1-5 روشهای عددی جهت حل معادلة دیفرانسیل حاکم............................................................................ 63
-1-1-5 گسستهسازی.................................................................................................................................... 63
-2-5 گسستهسازی معادلات دیفرانسیل حاکم............................................................................................ 65
-3-5 روش حجم محدود............................................................................................................................. 65
-4-5 حل معادلات گسسته............................................................................................................................ 66
-5-5 خصوصیات روش های عددی............................................................................................................... 67
-1-5-5 سازگاری............................................................................................................................................ 67
-2-5-5 پایداری.............................................................................................................................................. 67
-3-5-5 همگرایی........................................................................................................................................... 68
-4-5-5 مرزبندی............................................................................................................................................ 68
-5-5-5 دقت.................................................................................................................................................. 69
-6-5 گسسته سازی یک بعدی معادلات حاکم............................................................................................ 70
........................................................................................................................... 70