سد و نیروگاه برق آبی
سال:1395 | دوره:3 | شماره:8 |تعداد مقالات:6

امروزه استفاده از بازوها و ستون های مورب در سازه ژنراتورهای برقآبی بزرگ، مزایایی نظیر انبساط حرارتی سازه بدون ایجاد تنش های مکانیکی بزرگ، کاهش نیروهای وارد بر فنداسیون، ممانعت از خروج از مرکزیت فاصله هوایی و غیره را به همراه دارد. از این رو در این مقاله، استفاده از ستون های مورب در سازه استاتور یک ژنراتور برقآبی بزرگ در مقایسه با یک استاتور سنتی (یعنی استاتور با ستون های غیرمایل و شعاعی) به کمک توسعه یک برنامه عددی المان محدود بومی برای اولین بار مورد ارزیابی قرار می گیرد. استفاده از این نرم افزار بومی، زمان مدل سازی سازه پیچیده ژنراتورهای برقآبی بزرگ و تحلیل های سنگین و زمان بر نرم افزارهای تجاری را به شدت کاهش داده و کمک شایانی به طراحی مقدماتی و تحلیل سازه این نوع از ژنراتورها خواهد کرد. در این مقاله تاثیر تعداد، ابعاد، و زاویه ستون های مورب بر نیروی های وارد بر فنداسیون و تغییر شکل سازه استاتور تشریح و مقادیر بهینه آنها محاسبه می گردد. نتایج این مطالعه نشان می دهد که استفاده از فن آوری ستون مورب مزایای قابل توجهی در کاهش نیروهای وارد بر فنداسیون، کاهش فرکانس های طبیعی، و تغییر شکل یکنواخت سازه استاتور به همراه دارد.

فرض اشباع کامل خاک در آنالیزهای تراوش و لحاظ نکردن بعد زمان در آنالیزهای پایداری سدهای خاکی در خلال افت سریع مخزن باعث ایجاد خطا در نتایج این آنالیزها می شوند. در این پژوهش سد خاکی گولک در سه حالت اشباع، نیمه اشباع با توابع خطی و غیرخطی نفوذپذیری مدل سازی شده و نتایج به دست آمده بیانگر آن است که درصورتی که بدنه سد با فرض اشباع کامل مدل سازی شود علاوه بر تحت تاثیر قرار دادن نتایج آنالیز تراوش، این فرض باعث ایجاد خطای 25 درصدی بر ضریب اطمینان سد خواهد شد. در ادامه این نتیجه حاصل شد که با استفاده از توابع غیرخطی برای نفوذپذیری و رطوبت حجمی و انتخاب پارامترهای لازم برای معادله ون ژنشتین از نتایج آزمایشگاهی می توان دقت نتایج آنالیزها را تا حدود 13 درصد نسبت به استفاده از توابع خطی افزایش داد. در انجام آنالیز پایداری در هنگام افت سریع مخزن نیز با انجام آنالیزی ناماندگار، افت مخزن به صورت فرایندی وابسته به زمان مدل سازی شد که نتایج به دست آمده در این حالت نیز نشان دهنده آن است که در صورت لحاظ نکردن زمان در آنالیز افت سریع مخزن خطای ایجادشده در ضریب اطمینان حدود 4.8 درصد است که این خطا با کاهش سرعت افت تا 13 درصد افزایش می یابد.

امروزه مکانیزم جت ثقلی منفی جهت ترقیق سریع آلاینده های زیست محیطی محلول در آب مانند فلزات سمی یا نمک حاصل از تاسیسات آب شیرین کن، یک راهکار موثر محسوب می شود. نیروی ممنتوم اولیه جت و نیروی شناوری ناشی از اختلاف وزن مخصوص آب و محلول آلاینده، به ورود سیال محیطی به داخل جت و رقیق سازی آن کمک می کنند. این مقاله به بررسی آزمایشگاهی جت ثقلی منفی مایل در اعداد فروید دنسی متریک کوچک، بین 3.44 و 11.35 به داخل سیال دارای جریان می پردازد.درمجموع 36 آزمایش برای زوایای تخلیه 30، 45، 60، 75، 90 و115 درجه نسبت به افق تحت 3 نسبت سرعت جت به سرعت جریان جانبی مختلف، بین 6.33 و 20.92 انجام شدند. متغیرها شامل سه مقیاس هندسی مربوط به مسیر انتشار جت شامل عمق نفوذ ماکزیمم، فاصله افقی نازل تا نقطه نفوذ ماکزیمم و فاصله افقی نازل تا نقطه برخورد می باشند. روابط تجربی برای تعیین مقیاسهای هندسی بر حسب عدد فروید دنسی متریک جت، نسبت سرعت جت به سرعت جریان جانبی و زاویه جت نسبت به افق ارائه شده اند. این روابط برای طراحی تخلیه کننده ها در آبهای کم عمق مورد استفاده قرار می گیرند.

امروزه قابلیت اطمینان و دسترس پذیری یکی از شاخص های مهم در تمام علوم مهندسی است. با توجه به وابستگی روزافزون زندگی به انرژی الکتریکی، دسترس پذیری سیستم برق برای مصرف کنندگان اهمیت بالایی دارد. برای نیل به این هدف، هر یک از اجزای اصلی سیستم قدرت باید دارای قابلیت اطمینان مناسب باشد. در این مقاله ارزیابی شاخص های قابلیت اطمینان نیروگاه های تلمبه-ذخیره ای با استفاده از فرآیند مارکوف انجام می گیرد. به این منظور، در ابتدا مروری کلی بر ساختار و کاربرد نیروگاه های تلمبه-ذخیره ای ارائه می شود. سپس مفاهیم اصلی روش فرآیند مارکوف مرور می گردد و مدل مناسب جهت ارزیابی قابلیت اطمینان یک نیروگاه تلمبه ذخیره ای ارائه می شود. با استفاده از مدل ارائه شده شاخص های مختلف قابلیت اطمینان واحتمالات رخداد حالات شکست، ظرفیت کامل و نیمه ظرفیت نیروگاه با توجه به تجهیزات موجود گزارش می شود و با استفاده از آنالیز حساسیت تاثیر نرخ خرابی و تعمیرات اجزای مختلف بر قابلیت اطمینان سیستم ارزیابی می گردد.

فرسایش داخلی و تراوش در سدهای خاکی یکی از عوامل اصلی شکست سد بوده و بررسی آن از مسائل مهم در پایش و مراقبت از سد می باشد، ازجمله راهکارهای موثر در این زمینه، مدل سازی عددی تراوش در بدنه سد و مشخص کردن بالاترین خط نشت (فریاتیک) است. به این منظور در تحقیق حاضر از روش بدون شبکه المان طبیعی (NEM) با درون یاب سیبسون برای مدل سازی نشت در بدنه سد خاکی درودزن استفاده شد. در ابتدا به منظور صحت سنجی دقت روش NEM، شبیه سازی رفتار جریان متخلخل و میزان دبی نشت درون بدنه یک بند نیمه-تراوا صورت پذیرفت. پس از اطمینان از صحت عملکرد مدل، شبیه سازی نشت در بدنه سد درودزن انجام شد. به منظور کنترل نتایج، مقادیر محاسباتی با برداشت های مشاهداتی تراز سطح آب پیزومترهای بدنه مورد مقایسه قرار گرفت. با توجه به میانگین خطای تفاضلی نسبی کمتر از 5 درصد، می توان بر صحت نتایج شبیه سازی صحه گذاشت. یافته های حاصل از پژوهش عدم وجود پدیده فرسایش داخلی و رگاب در بدنه سد را به فراخور تغییر نکردن ضریب نفوذپذیری در طی زمان و عملکرد صحیح زهکش بدنه را تایید می نماید.

برای مدیریت منابع آب در هر حوضه آبریز لازم است که تخمین مناسبی از میزان آب موجود در حوضه انجام شود که برای این کار از مدل سازی هیدرولوژیکی استفاده می شود. مدل سازی هیدرولوژیکی مناطق خشک و نیمه خشک به علت محدودیت منابع آبی وجود اهمیت بسزایی دارد. در این تحقیق به بررسی کلی مشکلات مدل سازی هیدرولوژیکی در این مناطق پرداخته شده و به طور خاص روی مولفه بارش موثر تمرکز شده است. سپس، یک روش برای محاسبه باران موثر و آستانه بارش-رواناب پیشنهاد شده و تاثیر آن در جریان هورتونی منطقه مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدل سازی بارش-رواناب از مدل هیدرولوژیکی توزیعی BTOPMC استفاده شده است و عملکرد آن قبل و پس از اعمال رابطه باران موثر و جریان هورتونی اصلاح شده مقایسه شده است. از دو معیار ارزیابی ضریب نش و ضریب حجمی جریان برای بررسی عملکرد مدل استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل سازی نشان می دهد که اعمال رابطه پیشنهادی در این تحقیق موجب افزایش حدود 0.12 در مقدار ضریب نش و ده درصد در ضریب حجمی جریان شده است که نشان دهنده تاثیر مطلوب اعمال این رابطه در مدل هیدرولوژیکی BTOPMC است و موجب تخمین مطلوب حجم آب در سطح حوضه می شود.