دانلود پایان نامه درمورد
مدل‌سازی، سریهای وقتی، مثل‌سازی، عمل طراحی

دانلود پایان نامه درمورد مدل‌سازی، سریهای وقتی، مثل‌سازی، عمل طراحی

دانلود پایان نامه

(عمقسنجی) موردنیاز، از نقشه هیدروگرافی انجام شده به وسیله سازمان بنادر و دریانوردی در سال 1392 استفاده شده.
مدل، پخش امواج رو در شبکه کارتزین دوبعدی شبیهسازی میکند. محدوده محاسباتی بهوسیله ناحیه های مستطیلی با فاصله ها شبکه یکنواخت در جهتهای x و y تعریف شده. در این شبکه نقاط آب بهصورت منفی و نقاط خشکی بهصورت مثبت تعریف میشه. فاصله ها گرهای 2 متر در جهتهای x و y در نظر گرفته شده. نقشه عمقسنجی محدوده موردمطالعه در شکل 4-1 نشون داده شده.

شکل 4-1: نقشه عمقسنجی محدوده موردمطالعه
ازآنجایی که جهت غالب امواج مؤثر قابل نفوذ به حوضچه بندر، جهت جنوب شرقی هست و نحوه پخش امواج در کرانههای غربی و شمال شرقی محدوده مدلسازی، تأثیری بر پخش و تفرق این امواج به درون حوضچه بندر ندارن، میشه با اضافه کردن این نواحی به نقاط خشکی با عنوان خشکی مصنوعی45 از محاسبات غیرضروری در این نواحی و به دنبال اون طولانی شدن زمان محاسبات جلوگیری کرد. در شکل 4-2 این نواحی مشخص گردیدهاند.

شکل 4-2: خشکیهای مصنوعی در مدل
4-3. اعمال شرایط مرزی
واسه حل معادلات حاکم، در مرزهای محدوده محاسباتی باید شرایط مرزی مناسب اعمال شه. انواع مرزها شامل موارد زیر میشوند:
الف) مرزهای دیوار صلب یا درخشش دهنده کامل موج
ب) سازههای متخلخل
ج ناحیه جذب موج یا ناحیه میرایی46
د) مرزهای تولید موج
4-3-1. مرزهای انعکاسدهنده کامل موج
وقتی موج به سطح صلب دیوار قائم، نفوذناپذیر و سخت برخورد کنه، تقریباً همه انرژی موج از دیوار مشخص میشه. میزان درخشش یا درخشش موج با ضریب انعکاس47 C_r=H_r/H_i معرفی میشه که H_r و H_i به ترتیب ارتفاع موج منعکسشده و ارتفاع موج ابتدایی نزدیک شونده هستن. آگاهی از ضریب درخشش مرزهای داخلی لنگرگاه جهت شناخت کامل شرایط موج داخل لنگرگاه ضروریه. بیشتر مرزهای داخلی لنگرگاهها از سازههایی مثل دیوارهها یا شیبهای پوششدار ایجاد شده. صفحات دارای شیب قائم ضریب درخشش نزدیک به یه خواهند داشت. واسه دیوارهای عمودی درخشش کامل موج در نظر گرفته شده. نحوه درخشش کامل و جزئی موج از یه سازه در شکل 4-3 نشون داده شده. در این تحقیق واسه مرزهای درخشش دهنده کامل موج مثل اسکله های شمع و عرشه و اسکله های وزنی بتنی که دیوارههای قائم دارن، ضریب درخشش 99/0 اختصاص یافته. این مرزها در شکل 4-4 نشون داده شده ان.

شکل4-3: درخشش کامل و جزئی موج از یه سازه]5[

شکل 4-4: مرزهای انعکاسدهنده کامل موج
4-3-2. سازههای متخلخل
ضریب درخشش یه سطح شیب دار به هندسه و ترکیب سازهها و ضمنا مشخصات موج ورودی مثل شیب موج و عمق نسبی در محل سازهها و بهویژه پریود موج وابسته. شرایط درخشش سازه با پارامتری به نام ضریب درخشش بیان میشه که نسبت بین ارتفاع موج مشخص شده و ارتفاع موج نزدیک شوندهه. واسه یه شیب دارای زبری و تخلخل مشخص، درخشش موج بستگی به معیاری به نام عدد شباهت خیزاب48 یا عدد آیری بارن49 داره]5[.
(4-1)
که در اون α زاویه سطح با افق و L_0 طول موج نزدیک شونده به لنگرگاه در آب عمیق و H_i ارتفاع موج نزدیک شوندهه. تحقیقات آزمایشگاهی نشون میدهند که ضریب درخشش واسه بیشتر اشکال سازهها میتواند با رابطه زیر تعیین شه:
(4-2)
که در اون مقادیر ضرایب a و b در مرحله اول به هندسه سازه و پس ازآن به منظم و بی نظم بودن موج بستگی داره. عدد Ir همونطور که گفته شد با شیب سازه و ارتفاع موج در محل پنجه سازه رابطه داره. ضریب a بسته به شرایط بین 48/0 تا1/1 و ضریب b بین 5/5 تا 10 در نظر گرفته میشه]5[. واسه موجشکنهای دارای آرمور سنگی و بتنی، ضریب درخشش بین 4/0 الی 55/0 در نظر گرفته میشه و ضریب ابتدایی لایه تخلخل طبق اون تعیین میشه]18[. به طورکلی حدود ضریب تخلخل بین 2/0 و 1 هست. در این تحقیق برابر شکل 4-5 چند مرز درخشش نسبی موج در نظر گرفته شده که واسه هرکدام با استفاده از ابزارهای نرمافزار MIKE 21 ضریب تخلخلی اختصاص یافته. واسه موج شکن های توده سنگی ضریب 84/0، واسه گوشه های شمالی حوضچه صیادی بندر که از شیب ملایمی برخورداره، ضریب 75/0 و واسه دیوارهای صلب ضریب 99/0 در نظر گرفته شده.

مطلب مرتبط :   تحقیق رایگان دربارهقانون مجازات اسلامی

شکل 4-5: مرزهای درخشش نسبی موج (لایه تخلخل)
4-3-3. لایه جذب کننده موج
پخش امواج به بیرون از محدوده محاسباتی، در ناحیههای میرایی که در دور محیط محدوده محاسباتی قرار گرفتهاند، جذب میشه. بدین منظور در مدل از لایههایی با عنوان لایههای اسفنجی50 استفاده میشه. این لایهها واسه مناطقی مورد استفاده قرار میگیرند که لازمه تموم انرژی موج برخوردی جذب شه و هیچ موجی مشخص نگردد. لایه اسفنجی معمولاً واسه جاهایی استفاده میشه که انرژی موج بهطور کامل مستهلک میشه. ضمنا در پشت موج ورودی واسه استهلاک کامل موج برگشتی، از لایههای اسفنجی استفاده میشه]11[. در این تحقیق در پشت خطوط تولید موج و در کرانههای شمالی و غربی از لایههای اسفنجی استفاده شده. در شکل 4-6 مرزهای جذب کننده موج (لایه اسفنجی) با رنگ سبز مشخص گردیده ان.

شکل 4-6 مرزهای جذب کننده موج (لایه اسفنجی)

4-3-4. مرزهای تولید موج
امواج آب عمیق بهوسیله تولید موج داخلی در یه خط تولید مشخص، واسه مدل معرفی میشوند. موقعیت خط تولید در جلوی لا
یه اسفنجیه. واسه اونکه نفوذ امواج به داخل بندر و میزان آرامش درون حوضچه مورد بررسی قرار گیرند، ضرورت داره تا مشخصات امواج ناحیه موردمطالعه تعیین شن. با نگاه گلموج آب کم عمق (شکل 3-6) بدیهیه که تموم اجزای گلموج سالیانه توانایی نفوذ به داخل حوضچه بندر رو ندارن. با توجه به موقعیت هندسی و جانمایی موجشکنها و دهانه بندر، امواجی که از جهتهای جنوب تا غرب میآیند، به درون بندر نفوذ نخوان کرد و بر آرامش حوضچه بندر تأثیرگذار نیستن و تنها امواجی که از محدوده جهتهای شرق تا جنوب میتابند تهدیدی واسه آرامش حوضچه بندر به شمار میروند. بنابر این خطوط تولید امواج داخلی واسه امواجی که از جهتهای SE، SSE و ESE میتابند، ساخته میشه. واسه شبیهسازی امواجی که از جهتهای SSE و ESE تابیده میشوند، به ترتیب از خطوط تولید موج جنوبی و شرقی و واسه امواجی که از جهت SSE میتابند از هر دوی این خطوط استفاده میشه. با توجه به گلموج سالیانه آب کمعمق، واسه جهت SE بزرگترین امواجی که دارای زیادی قابل توجهی باشن، امواج با ارتفاع 4/1 متر و با زیادی 54/0 درصد میباشند. واسه جهت SSE هم امواج با ارتفاع 4/1 متر و با زیادی 13/0 درصد و واسه جهت ESE امواج با ارتفاع 1/1 متر و 02/0 درصد بزرگ ترین امواج با زیادی قابل توجه میباشند. بنابراین خطوط تولید موج در جهتها و ارتفاعات امواج نامبرده در مرزهایی مثل شکل 4-7 ساخته میشوند. برابر آییننامههای معتبر جهانی و ملی ازجمله آییننامه ژاپن و دستورالعمل طراحی سازه های ساحلی ایران ضروریه که حوضچه بندر در حدود 5/97 درصد مواقع سال آروم باشه و بیشترین حد میتواند در 5/2 درصد مواقع سال متلاطم و ناآرام باشه. این در حالیه که در این تحقیق زیادی امواجی که واسه مرزهای تولید موج در نظر گرفته شدهاند، کمتر از یه درصد مواقع ساله و ناچیز به حساب میآید. در نظر گرفتن این ارتفاع امواج تنها طبق اطمینان از ایمن بودن حوضچه است.

مطلب مرتبط :   دانلود تحقیق در موردبهداشت و سلامت

شکل 4-7: مرزهای تولید موج در مدل
4-4. انتخاب پارامترهای محاسباتی
در ایجاد مدل، انتخاب مناسب قدم وقتی و مکانی از اهمیت خیلی برخورداره. انتخاب قدم وقتی بستگی به فرم معادلات بوسینسک داره؛ ولی هر قدم وقتی باید به اندازه کافی کوچیک باشه تا کوتاهترین پریودهای موج تک رو حل کند. واسه بیشتر کاربردهای عملی 8 تا 10 قدم وقتی در پریود موج مینیمم کفایت میکند. ضمنا نیازه که قدم وقتی در ترکیب با فاصله ها شبکه طوری انتخاب شه که عدد کورانت کمتر یا مساوی یه باشه. اگه از معادلات بوسینسک پیشرفته استفاده شه باید واسه جلوگیری از استهلاک عددی و ناپایداری، مینیمم پریود موج باید با 25 تا 35 قدم وقتی حل شه]11[. در این تحقیق با استفاده از راهنمای برپا کردن مدل51 مورداستفاده، فاصله ها نقاط شبکه در جهتهای x و y بهطور مساوی برابر 2 متر در نظر گرفته میشه. قدم وقتی برابر 05/0 ثانیه در نظر گرفته شده تا عدد کورانتی در حدود 25/0 داشته باشیم. با توجه به مسافتی که موج طی می کنن تا به تموم نقاط بندر رسیده و پس از اون به حالت پایدار برسد، تعداد گامهای وقتی در حدود 36000 و کل زمان مثل سازی 30 دقیقه در نظر گرفته میشه که با دستورالعملهای مدل برابری داره.
حل عددی، وقتی پایداره که عدد کورانت کمتر از یه باشه. عدد کورانت عبارتیه که تعداد نقاط شبکه رو که اطلاعات موج در یه قدم وقتی حرکت می کنن رو نشون می ده که بهصورت زیر تعریف میشه:
C_r=c ∆t/∆x (4-7)
که c سرعت فاز طبق پریود میانگین امواج نزدیک شوندهه]11[.
یکی دیگه از پارامترهای محاسباتی، ضریب اصطکاک بستره که با معرفی نمودن عدد شزی یا عدد مانینگ ظاهر میشه. این ضریب نشون دهنده اثر اصطکاک کف بر الگوی جریان در منطقه مدله. معمولاً اثرات اصطکاک بستر در شبیهسازی امواج کوتاه در بنادر بی اهمیته. این به خاطر سطح مدل تقریباً کوچیکی (چند کیلومترمربع) است که امواج کوتاه در اون مدل میشوند. پس معمولاً در اینطور موارد مقاومت بستر ندیده گرفته میشه]11[.
پس از جمع آوری دادهها و اطلاعات موردنیاز واسه شبیهسازی، مدلهای متفاوتی از شرایط امواج، ساخته و اجرا شد. در فصل بعد نتایج مربوط به این مدلسازیها ارائه میشه.

فصل پنجم

بررسی نتایج شبیهسازی عددی

5-1. مقدمه
خروجیهای اصلی مدول BW عبارت ان از:
الف) نمودارهای دوبعدی که نشون دهنده ارتفاع موج و یا ضریب پریشونی امواج می باشن.
ب) نقشه های دوبعدی که شامل مؤلفه های جریان و تغییرات کل عمق آب و تراز آب می باشن. ضمنا سریهای وقتی خروجیهای نامبرده هم به نوبه خود از اهمیت بالایی برخوردارن. جهت تعیین ارتفاع امواج پای سازه و هم نحوه درخشش و پخش امواج در دور سازه ها و موج شکن های بندر، نمودارهای دو بعدی ارتفاع موج تفرق یافته، مناسب ترین خروجی مدل نفوذ امواج می باشن. علاوه بر اونکه میشه تغییرات ارتفاع امواج و میزان تلاطم پای سازه ها رو طبق این نمودار ها درآورده کرد. آرامش حوضچه ها و پهلوگیرهای هر بندر بر مبنای مقادیریه که از این نمودارهای دوبعدی درآورده می گردند. در ادامه به بررسی خروجی های مدل سازی پرداخته میشه.

5-2. نتایج مدل سازی واسه امواج در جهت SE
امواجی که از جهت SE میتابند دارای ارتفاع 4/1 متر میباشند. در شکلهای 5-1 تا 5-4 نتایج مدل سازی مثل نمودارهای ارتفاع امواج

برای دانلود متن کامل فایل این  پایان نامه می توانید  اینجا کلیک کنید

پاسخی بگذارید

بستن منو