بررسی میدان جریان در سدهای لاستیکی تحت اثر اندرکنش سیال- سازه

چراغی شیرازی, نجمه; کبیری سامانی, عبدالرضا; برومند, بیژن

doi:10.22060/ceej.2016.705

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

تعداد نشریات	8
تعداد شماره‌ها	419
تعداد مقالات	5,514
تعداد مشاهده مقاله	6,250,123
تعداد دریافت فایل اصل مقاله	5,420,022

	بررسی میدان جریان در سدهای لاستیکی تحت اثر اندرکنش سیال- سازه
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
مقاله 6، دوره 49، شماره 3، آبان 1396، صفحه 477-486 اصل مقاله (669.69 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2016.705
نویسندگان
نجمه چراغی شیرازی؛ عبدالرضا کبیری سامانی^* ؛ بیژن برومند
دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
چکیده
سدهای لاستیکی، سازه‌های انعطاف‌پذیر استوانه‌ای هستند که به فنداسیون صلب متصل‌ می‌شوند. سدهای لاستیکی تحت فشار داخلی، ناشی از آب یا هوا، در حالت برافراشته مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. مسأله‌‌ی تغییر شکل‌های بزرگ ناشی از فشارهای داخلی و خارجی باعث غیرخطی شدن معادلات حاکم بر رفتار سد لاستیکی می‌شود. حل رابطه‌ی دیفرانسیلی تغییر شکل حاکم بر این نوع سازه از پیچیدگی‌های خاصی برخوردار است. بر این اساس در مطالعه‌ی حاضر به بررسی رفتار سه‌بعدی سدهای لاستیکی با اعمال شرایط مرزی برای سازه و سیال به کمک نرم‌افزار ANSYS پرداخته می‌شود. در این نرم‌افزار با حل هم‌زمان مسأله‌ی سیال و سازه، سطح آزاد آب در جریان عبوری از روی سد و تغییر شکل سد با در نظر گرفتن اندرکنش سیال و سازه به‌دست می‌آید. نظر به انعطاف‌پذیر بودن سازه، از حل تغییر شکل‌های بزرگ بهره‌گیری می‌شود. با حل همز‌مان معادلات اندرکنش سیال-سازه مشخصه‌های میدان جریان شامل منحنی‌های خطوط جریان و پروفیل‌های سرعت و فشار استخراج می‌شود. در ادامه نتایج مربوط به میدان جریان با مشخصه‌های هیدرودینامیکی جریان در سرریزهای تاج دایره‌ای حاصل مطالعات آزمایشگاهی محققین پیشین مقایسه می‌شود. بررسی نتایج نشان می‌دهد. رفتار جریان در روی سدهای لاستیکی در حالت تعادل با وجود تغییر شکل‌های نسبتاً بزرگ مشابه سرریزهای تاج دایره‌ای است
کلیدواژه‌ها
سدهای لاستیکی؛ اندرکنش سیال و سازه؛ میدان جریان؛ پروفیل سرعت؛ فشار
موضوعات
هیدرولیک سدها
عنوان مقاله [English]
Flow Field over the Rubber Dams Based on Fluid-Structure Intractions
نویسندگان [English]
N. Cheraghi-Shirazi؛ A.R. Kabiri-Samani؛ B. Boroomand
Department of Civil Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]
Rubber dams are flexible cylindrical structures, attached to a rigid base, and are inflated with air and/or water. Most of the rubber dams are permanently inflated, however, they have the advantages of deflating and being flat, when they are not needed, and then inflated in a short period of time when they are required. Large deformation of the membrane due to the internal and external loads, makes the governing equations of such problem to be non-linear and complicated. In the present study, three-dimensional behavior of the rubber dams with respect to the boundary conditions of dam and flow was simulated numerically. Dam geometry and flow hydraulics were modeled, using ANSYS software, CFX and transient structural in workbench environment, simultaneously. Flow hydraulic characteristics and deformation of the dam are obtained, considering fluid-structure interaction. Water free-surface was obtained, applying two-phase air-water flow interface. SST turbulence model in CFX was employed for modelling the separation of flow, downstream of the inflatable dams. Due to the flexibility of the structure, large deformation theory was used in the transient structural solution. Consequently, different features of the flow field, including flow streamlines, velocity and pressure profiles are obtained and compared with those of the rigid circular-crested weirs. Results indicated that the flow hydraulic characteristics over the equilibrium shape of the rubber dams is analogous to those of the rigid circular-crested weirs.
کلیدواژه‌ها [English]
Discharge Coefficient, Fluid-Structure Interaction, large deformation, Rubber Dam
سایر فایل های مرتبط با مقاله 243_2__1515825991.pdf
مراجع
[1] Chanson, H., Montes, J.S., "Overflow Characteristics of Circular Weirs: Effect of Inflow Conditions", Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, 124(3) (1998) 152-162. [2] Chu, J., Guo, W., Yan, S.W., "Geosynthetic Tubes and Geosynthetic mats: Analyses and Applications", Journal of the SEAGS & AGSSEA, 42(1) (2011). [3] Najmaei, M., "Rubber dams", Large dams National Committee Tehran, Iran, 2001(In Persian). [4] Anwar, H.O., "Inflatable dams", Journal of Hydraulic Division, ASCE, 93(Hy3) (1967) 99-119. [5] Harrison, H.B., "The analysis and behavior of inflatable dams under static loading", Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 45 (1970) 661-676. [6] Harrison, H.B., "The analysis and behavior of inflatable dams under static loading (Discussion)", Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 48 (1971) 131-139. [7] Binnie, A.M., "The theory of flexible dams inflated by water pressure", Journal of Hydraulic Research, 11(1) (1973) 61-68. [8] Alwan, A.D., "The analysis and design of inflatable dams", University of Sheffield, Sheffield, United Kingdom, 1979. [9] Al-Shami, A., "Theory and design of inflatable structures", University of Sheffield, Sheffield, United Kingdom, 1983. [10] D. Moorthy, C. M., Reddy, J. N., Plaut, R. H., "Three-dimensional vibrations of inflatable dams", Thin-Walled Structures, 21 (1995) 291-306. [11] Abd-Alsaber, I.B., "Effects of sediments and tailwater depths on the performance of air inflated dams", University of Mosul, Mosul, Iraq, 1997. [12] Lowery, K., Liapis, S., "Dynamic analysis of an inflatable dam subjected to a flood", Computational Mechanics, 24 (1999) 52-64. [13] Alhamati, A.A.N., e. al., "Determination of Coefficient of Discharge for Air-Inflated Dam Using Physical Model", Suranaree Journal of Science and Technology, 12(1) (2005) 19-27. [14] Alhamati, A.A.N., e. al., "Behavior of inflatable dams under hydrostatic conditions", Suranaree Journal of Science and Technology, 12(1) (2005) 1-18. [15] Ghavanloo, E., Daneshmand, F., "Analytical analysis of the static interaction of fluid and cylindrical membrane structures", European Journal of Mechanics A/Solids, 29 (2010) 600-610. [16] Diaz, S., Gonzalez, J., "Hydraulic effects of an inflatable rubber weir located over a WES orginal spillway profile: experimental and CFD approaches", in: E-proceedings of 36th IAHR Word Congress, 2015. [17] ANSYS CFX theory guide release 12.1, in, Inc. [18] Heidarpour, M., Chamani, M.R., "Velocity distribution over cylindrical weirs", Journal of Hydraulic Research, 44(5) (2006) 708-711. [19] Heidarpour, M., Izadinia, E., Saadatpour, A., "Pressure distribution over circular-crested weirs of different heights", Proceedings of the National Irrigation and Drainage Networks Management Congress, Shahi
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,561 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,623

سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب

پیوندهای مفید

آمار

بررسی میدان جریان در سدهای لاستیکی تحت اثر اندرکنش سیال- سازه