دفاعیه کارشناسی ارشد (سازه‌های هیدرولیکی) پایش سلامتی سرریز سدهای بتنی در پدیده کاویتاسیون با استفاده از الگوریتم یادگیری ماشین
| تاریخ ارسال: 1400/6/28 |
استاد راهنما: دکتر سید شهاب امامزاده
چکیده:
باتوجه به اینکه در کشور معمولاً سدها برای سیلاب با دبی بازگشت زیاد طراحی میشوند بنابراین وقوع کاویتاسیون یک چالش بالقوه سدهای کشور است. باتوجه به نتایج مطالعات پیشین، اندیس کاویتاسیون به عنوان پارامتر تعیین کننده وقوع کاویتاسیون انتخاب شده و در مقاطعی که اندیس کاویتاسیون از مقدار اندیس کاویتاسیون بحرانی (۰/۲۵) کمتر باشد امکان وقوع کاویتاسیون وجود دارد. برای پایش سلامتی سریزهای شوت در برابر کاویتاسیون، سرریز سد سورک در استان چهارمحال بختیاری بعنوان نمونه موردی انتخاب شد. سد سورک با ارتفاع ۳۹ متر و دارای سرریز اوجی با شوت به عرض ۲۰ متر بوده و دبی طراحی آن ۲۳۱ مترمکعب در ثانیه می‌باشد. همچنین حجم این سد مخزنی ۲۵ میلیون مترمکعب می‌باشد. مدلسازی شرایط جریان گذرنده از سرریز شوت سد سورک توسط نرم‌افزار Flow-۳D انجام گرفت و مقاطع بحرانی و محتمل وقوع کاویتاسیون با توجه به پارامتر nf معرفی گشت. همچنین باتوجه به مقادیر پارامترهای سرعت، ارتفاع جریان، شیب شوت و دیگر پارامترهای لازم، اندیس کاویتاسیون برای هجده مقطع مختلف محاسبه شد. به دلیل اینکه در مقاطع تغییر شیب و مقاطع انتهایی شوت، سرعت جریان افزایش یافته و به مقدار بحرانی نزدیک می‌شود، در این مقاطع فواصل بین مقاطع مورد بررسی کمتر درنظر گرفته شد. با مقایسه بین اندیس کاویتاسیون برآورد شده توسط رابطه اندیس کاویتاسیون و نتایج حاصله از مدلسازی با نرم‌افزار Flow-۳D مشخص شد که نتایج خروجی مدلسازی توسط نرم‌افزار Flow-۳D از دقت مناسبی برخوردار است به طوریکه پیش‌بینی وقوع کاویتاسیون با نرم‌افزار Flow-۳D تنها در یک مقطع از هجده مقطع مورد بررسی با نتایج حاصل از محاسبه اندیس کاویتاسیون متفاوت بود. در این تحقیق روش‌های پیشگیری و کاهش خسارات ناشی از وقوع پدیده کاویتاسیون بررسی شده و در مقاطعی که احتمال وقوع کاویتاسیون وجود دارد با استفاده از روش هوادهی و تعیین زبری یکنواخت اقدام به بهبود وضعیت شوت از نظر وقوع کاویتاسیون شد که نتایج نشان می‌دهد بهینه‌ترین حالت ممکن در این تحقیق استفاده از زبری یکنواخت ۲/۵ میلی‌متری و هوادهی می‌باشد که موجب افزایش تمامی اندیس‌های کاویتاسیون به بالای اندیس کاویتاسیون بحرانی (۰/۲۵) می‌شود. همچنین با استفاده از الگوریتم نزدیکترین همسایگی، کلاس‌بندی و طبقه‌بندی وضعیت وقوع کاویتاسیون در مقاطع مختلف شوت سد سورک باتوجه به اندیس کاویتاسیون انجام گرفت که نتایج، نشان‌دهنده دقت بالای این الگوریتم برای پیش‌بینی کیفی وضعیت شوت از نظر وقوع کاویتاسیون باتوجه به پارامترهای موثر در محاسبه اندیس کاویتاسیون می‌باشد به طوریکه درصد تفاوت بین طبقه‌بندی وضعیت وقوع کاویتاسیون با استفاده از روش محاسبه اندیس کاویتاسیون و الگوریتم نزدیکترین همسایگی برای هر دو حالت زبری ۱/۵ میلی‌متر و ۲/۵ میلی‌متر، ۱۱ درصد بود.
واژه‌های کلیدی: سرریز شوت، کاویتاسیون، مدل‌های آشفتگی، Flow-۳D، الگوریتم یادگیری ماشین.
باتوجه به اینکه در کشور معمولاً سدها برای سیلاب با دبی بازگشت زیاد طراحی میشوند بنابراین وقوع کاویتاسیون یک چالش بالقوه سدهای کشور است. باتوجه به نتایج مطالعات پیشین، اندیس کاویتاسیون به عنوان پارامتر تعیین کننده وقوع کاویتاسیون انتخاب شده و در مقاطعی که اندیس کاویتاسیون از مقدار اندیس کاویتاسیون بحرانی (۰/۲۵) کمتر باشد امکان وقوع کاویتاسیون وجود دارد. برای پایش سلامتی سریزهای شوت در برابر کاویتاسیون، سرریز سد سورک در استان چهارمحال بختیاری بعنوان نمونه موردی انتخاب شد. سد سورک با ارتفاع ۳۹ متر و دارای سرریز اوجی با شوت به عرض ۲۰ متر بوده و دبی طراحی آن ۲۳۱ مترمکعب در ثانیه می‌باشد. همچنین حجم این سد مخزنی ۲۵ میلیون مترمکعب می‌باشد. مدلسازی شرایط جریان گذرنده از سرریز شوت سد سورک توسط نرم‌افزار Flow-۳D انجام گرفت و مقاطع بحرانی و محتمل وقوع کاویتاسیون با توجه به پارامتر nf معرفی گشت. همچنین باتوجه به مقادیر پارامترهای سرعت، ارتفاع جریان، شیب شوت و دیگر پارامترهای لازم، اندیس کاویتاسیون برای هجده مقطع مختلف محاسبه شد. به دلیل اینکه در مقاطع تغییر شیب و مقاطع انتهایی شوت، سرعت جریان افزایش یافته و به مقدار بحرانی نزدیک می‌شود، در این مقاطع فواصل بین مقاطع مورد بررسی کمتر درنظر گرفته شد. با مقایسه بین اندیس کاویتاسیون برآورد شده توسط رابطه اندیس کاویتاسیون و نتایج حاصله از مدلسازی با نرم‌افزار Flow-۳D مشخص شد که نتایج خروجی مدلسازی توسط نرم‌افزار Flow-۳D از دقت مناسبی برخوردار است به طوریکه پیش‌بینی وقوع کاویتاسیون با نرم‌افزار Flow-۳D تنها در یک مقطع از هجده مقطع مورد بررسی با نتایج حاصل از محاسبه اندیس کاویتاسیون متفاوت بود. در این تحقیق روش‌های پیشگیری و کاهش خسارات ناشی از وقوع پدیده کاویتاسیون بررسی شده و در مقاطعی که احتمال وقوع کاویتاسیون وجود دارد با استفاده از روش هوادهی و تعیین زبری یکنواخت اقدام به بهبود وضعیت شوت از نظر وقوع کاویتاسیون شد که نتایج نشان می‌دهد بهینه‌ترین حالت ممکن در این تحقیق استفاده از زبری یکنواخت ۲/۵ میلی‌متری و هوادهی می‌باشد که موجب افزایش تمامی اندیس‌های کاویتاسیون به بالای اندیس کاویتاسیون بحرانی (۰/۲۵) می‌شود. همچنین با استفاده از الگوریتم نزدیکترین همسایگی، کلاس‌بندی و طبقه‌بندی وضعیت وقوع کاویتاسیون در مقاطع مختلف شوت سد سورک باتوجه به اندیس کاویتاسیون انجام گرفت که نتایج، نشان‌دهنده دقت بالای این الگوریتم برای پیش‌بینی کیفی وضعیت شوت از نظر وقوع کاویتاسیون باتوجه به پارامترهای موثر در محاسبه اندیس کاویتاسیون می‌باشد به طوریکه درصد تفاوت بین طبقه‌بندی وضعیت وقوع کاویتاسیون با استفاده از روش محاسبه اندیس کاویتاسیون و الگوریتم نزدیکترین همسایگی برای هر دو حالت زبری ۱/۵ میلی‌متر و ۲/۵ میلی‌متر، ۱۱ درصد بود.
واژه‌های کلیدی: سرریز شوت، کاویتاسیون، مدل‌های آشفتگی، Flow-۳D، الگوریتم یادگیری ماشین.
دانشجو: آقای امیرحسین اسدیان
زمان: دوشنبه ۲۹ شهریور ماه ۱۴۰۰ ساعت: ۱۹:۰۰
مطالب مشابه
دفعات مشاهده: 576 بار |
دفعات چاپ: 125 بار |
دفعات ارسال به دیگران: 0 بار |
0 نظر