مدل سازی آزمایشگاهی استهلاک انرژی شفت دندانه ای (سرریز) وبررسی کارایی آن
 

استادان راهنما
 

دکتر ناصر طالب بیدختی
 

دکتر اسداله مردشتی
 

اسفند ماه 1389
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
مدل سازی آزمایشگاهی استهلاک انرژی شفت دندانه ای (سرریز) وبررسی کارایی آن
 
 
به کوشش
رضا رضائی
 
در طراحی و ساخت سرریزها همواره موضوع استهلاک انرژی از اهمیت خاصی برخوردار بوده است. در این راستا روش های متعددی جهت ارتقاء راندمان مطمئن استهلاک انرژی انجام شده است که بسته به نوع سرریز ممکن است این استهلاک در انتهای آن صورت پذیرد، مانند استفاده از حوضچه های آرامش، جام پرتابی و. ، و یا در طول سرریز رخ دهد، همانند سرریز های پلکانی و پله حوضچه ای که باعث کوچکتر و یا حذف شدن حوضچه آرامش می گردد. در همین راستا در تحقیق حاضر طرح سرریزی پیشنهاد می گردد که استهلاک انرژی آن بالغ بر 90% و این استهلاک در طول آن صورت می گیرد. طرح هندسی این سرریز به صورت یک شفت قائم مستطیلی است که در دو وجه روبروی هم (دو وجه موازی با محور سد) دارای دندانه هایی پله مانند در فواصل مختلف می باشد که جریان خروجی از سد به صورت زیگزاگ و آبشار مانند در طول این شفت به سمت پایین حرکت می کند و در این مسیر به صورت یک جریان دوفازی کاملاً مغشوش و هواگیری شده در می آید و در نهایت از سازه انتهایی آن خارج می شود. به دلیل همین فرم هندسی خاص نام شفت دندانه ای برای آن انتخاب شده است. مطالعه طرح مذکور به صورت مدل سازی آزمایشگاهی بوده است که در آن با ترکیب 3 اندازه مختلف برای هر کدام از ابعاد شفت قائم، ابعاد دندانه ها و فواصل آنها از یکدیگر و یک حالت شفت بدون هیچ دندانه ای از جنس شیشه و قاب فلزی در 28 طرح هندسی مختلف ساخته شده است. در تمامی این مدلها ارتفاع و عرض شفت قائم ثابت و به ترتیب برابر با 5/3 و 30/0 متر می باشدکه در هشت دبی 5، 10، 15، 20، 25، 30، 35 و 40 لیتر بر ثانیه، جمعاً در224 حالت مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج مطلوبی از نظر راندمان استهلاک انرژی بدست آمده است. نتایج حاکی از آن است که میزان استهلاک انرژی که در طول این سرریز رخ می دهد بالغ بر 90% میرسد.
 
 
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                         صفحه
 
فصل اول: مقدمه
1-1- کلیات. 2
1-2- انواع سرریز 3
1-3- هدف تحقیق 5
1-4- اهمیت تحقیق. 7
1-5- نو آوری. 8
1-6- گفتار های پایان نامه 8
 
فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشتگان
2-1-کلیات 11
2-2- سازه های ریزشی 11
2-2-1- مکانیزم برخورد درسازه های برخوردی. 14
2-3 -سازه های ریزشی گردابی. 19
2-3-1- سازه ورودی 20
2-3-2- معادله دبی 20
2-3-3- شفت ریزشی گردابی با تیغه های راهنما. 21
2-3-3-1- جریان در شفت. 22
 
فصل سوم: شفت دندانه ای
3-1- کلیات. 28
3-2- ساختار سرریز شفت دندانه ای 29
 
عنوان                                         صفحه
 
فصل چهارم: ساختار آزمایشی تحقیق
4-1- کلیات. 31
4-2- سیمای مجموعه آزمایشگاهی. 32
4-3- تجهیزات اندازه گیری. 36
4-3-1 فلومتر الکترو مغناطیسی فلنجی مگاب 3000    36
4-3-2- دور سنج لیزری. 37
4-3-3- چرخ آبی مدور 37
4-3-4- پیزومتر مخزن آرامش در بالا دست شفت سرریز  38
4-3-5- دور سنجی چرخ آبی در ابتدای خروجی شفت 38
4-4- مدلهای هیدرولیکی. 39
4-5- آنالیز ابعادی و تعیین پارامترهای موثر 53
4-6- روش چرخ آبی مدور و کالیبراسیون آن به منظور ارزیابی جریان دوفازی. 56
4-7- سرعت دورانی چرخ آبی و ارتباط آن با استهلاک انرژی  58
4-8- محاسبه انرژی با قیمانده جریان در خروجی سرریز و میزان استهلاک
انرژی در هر مدل 68
4-10- زمان تحقیق. 70
 
فصل پنجم: تجزیه و تحلیل نتایج
5-1- کلیات. 72
5-2- ارزیابی میزان استهلاک انرژی شفت دندانه ای و بررسی کارایی آن. 73
5-2-1- بررسی و مقایسه مدلها از نظر هیدرولیکی. 99
5-3- نتایج حاصل از مقایسه مدلهای مختلف با یکدیگر جهت ارائه
طرح بهینه 102
5-4-پوشهای جریان در مدلهای مختلف. 104
 
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1- نتیجه گیری 119
6-2- پیشنهادات. 120
 
فهرست منابع و مأخذ. 121
 
 
 
فهرست جدول ها
 
 
عنوان                                         صفحه
 
جدول 4-1: خلاصه ابعادی آزمایشهای صورت گرفته بر روی شفت تیپ 1 44
جدول 4-2: خلاصه ابعادی آزمایشهای صورت گرفته بر روی شفت تیپ 2 48
جدول 4-3: خلاصه ابعادی آزمایشهای صورت گرفته بر روی شفت تیپ 3 . 52
جدول 4-4: خلاصه ابعادی آزمایشهای صورت گرفته بر روی شفت بدون دندانه . 52
جدول 4-5 : رابطه دبی و عمق متوسط در کانال با شیب 3%. 59
جدول 4-6 : رابطه دبی و عمق متوسط در کانال با شیب 5%. 60
جدول 4-7 : رابطه دبی و عمق متوسط در کانال با شیب 8%. 61
جدول 4-8 : رابطه دبی و عمق متوسط در کانال با شیب 10%. 62
جدول 4-9 : رابطه دبی و عمق متوسط در کانال با شیب 13.8%. 63
جدول 4-10 : مشخصات هیدرولیکی جریان برای حالت فاصله چرخ آبی از کف
کانالmm 6-کل دبیها و شیبها 64
جدول 4-11 : مشخصات هیدرولیکی جریان برای حالت فاصله چرخ آبی از کف
کانالmm 30-کل دبیها و شیبها. 65
جدول 4-12 : مشخصات هیدرولیکی جریان برای هر دو حالت فاصله چرخ آبی از
کف کانال 6 و30 میلیمتر-کل دبیها و شیبها 66
ادامه جدول 4-12 : مشخصات هیدرولیکی جریان برای هر دو حالت فاصله
چرخ آبی از کف کانال 6 و30 میلیمتر-کل دبیها و شیبها 67
جدول 4- 13: زمان و نیروی کار صرف شده در این پژوهش  70
جدول 5-1: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 65*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 35*30 سانتی متری. 74
جدول 5-2: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 65*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 30*30 سانتی متری. 75
 
عنوان                                         صفحه
 
جدول 5-3: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 65*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 25*30 سانتی متری. 76
جدول 5-4: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 55*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 35*30 سانتی متری. 77
جدول 5-5: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 55*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 30*30 سانتی متری. 78
جدول 5-6: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 55*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 25*30 سانتی متری. 79
جدول 5-7: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 45*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 35*30 سانتی متری. 80
جدول 5-8: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 45*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 30*30 سانتی متری. 81
جدول 5-9: مشخصات هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در مدلهای با شفت 45*30
سانتی متر در پلان و 350 سانتی متر ارتفاع با دندانه های 25*30 سانتی متری. 82< br /> 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل ها