دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد“M.Sc” مهندسی عمران- سازه های هیدرولیکی
عنوان:
کاویتاسیون و راه های مقابله با آن در سازه های هیدرولیکی
چکیده:
کاویتاسیون پدیده ای است که در انواع سازه های آبی رخ می دهد و در کارایی این سازه ها ایجاد مشکل می نماید. این فرایند در نقاطی از سازه که سرعت بالا می باشد، باعث ایجاد خرابی و گودال می شود در واقع جایی که در یک سیستم هیدرولیکی به علت بالا رفتن سرعت، فشار منطقه ای پایین می آید و با فشار سیال برابر می شود یا جایی که ناصافی ها و ناهمواری های بستر جریان، موجب جدا شدن خطوط جریان از بستر می شود و فشار منطقه ای کاهش می یابد، این پدیده نمود پیدا می کند و با ضربه زدن به مرز سیال سازه ایجاد سر و صدا و در موارد حادتر سبب خرابی می شود. در واقع وجود میدان فشار در ناحیه ای که کاویتاسیون رخ می دهد، وجود ذرات و ناخالصی درون مایع و شکل جداره اصلی ترین عوامل دخیل در رخ دادن پدیده کاویتاسیون می باشند. در این تحقیق مواردی از ایجاد کاویتاسیون در سدهای بولدرز در آریزونا، پین فلات در کالیفرنیا، فورت پک و دنیسون در اوکلاهما، نورفورک در آزکانزاس، راندال و بول سولز در داکوتای جنوبی و در نهایت فالسوم در کالیفرنیا درج و بررسی شد. تحقیقات نشان می دهد که هوادهی، تجهیز سطوح در معرض تخریب و نیز استفاده از روکش فولادی، پرداخت سطحی سطوح در معرض تخریب کاویتاسیون و در نهایت استفاده از رزین ها می توانند راهکارهای مناسبی باشند و تا حد بسیار زیادی از تأثیر مخرب این پدیده بکاهند. در این تحقیق با مطالعه موردی بررسی کاویتاسیون در سرریز سد کارون تخریب های صورت گرفته و علل آن ها بررسی گردید و شرح تعمیرات اولیه و نهایی آورده شد. همچنین در این تحقیق مدل هیدرولیکی آزمایشگاه هیدرولیک (S.A.F)، مدل هیدرولیکی آزمایشگاه هیدرولیکی موسسه سوگراح پیرامون هوا دهی سرریز سد کارون و جلوگیری از کاویتاسیون در انتهای شوت به تفصیل مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و روش های مختلف تعمیرات و اصلاحات در آن ها تحلیل شده است.
مقدمه:
کاویتاسیون با افزایش ایجاد سازه های آبی و تاسیسات جانبی آنها در فرآیند طبیعی سیستم های آبی در قالب یک مشکل نمود پیدا می کند و در جایی که بشر به لحاظ تامین منابع آبی، که به نوعی اصلی ترین نیاز بشر می باشد در سیستم هماهنگ طبیعت دست می برد، باید در صدد حل این مشکل طبیعی نیز برآید. پیچیدگی هایی خاصی که بر این بحث سایه افکنده، موجب شده است همواره مورد توجه خاص محققین علم هیدرولیک و مهندسین عمران باشد. مهمترین مشکل و خطری که ساختمان سرریزها را تهدید می کند پدیده کاویتاسیون است، که در نقاطی از سازه که سرعت جریان آب زیاد است بوجود می آید. کاویتاسیون پدیده ای است که در سرعتهای بالا باعث خرابی و ایجاد گودال می گردد. گاهی در یک سیستم هیدرولیکی به علت بالا رفتن سرعت، فشار منطقه ای پایین می آید و ممکن است این فشار به حدی پایین بیاید که برابر فشار سیال در آن شرایط باشد و یاد در طول سرریز یا حوضچه خلاء زایی در اثر به وجود ناصافیها و یا ناهمواریهای کف سر ریز خطوط جریان از بستر خود جدا شده و بر اثر این جداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی کاهش یافته و ممکن است که به فشار بخار سیال برسد. در این صورت بر اثر این دو عامل بلافاصله مایعی که در آن قسمت از مایع در جریان است به حالت جوشش در آمده و سیال به بخار تبدیل شده و حبابهایی از بخار بوجود میاید. این حبابهاپس از طی مسیر کوتاهی به منطقه ای با فشار بیشتر رسیده و منفجر می شود و تولید سر و صدا می کند و امواج ضربه ای ایجاد می کند و به مرز بین سیال و سازه ضربه زده و پس از مدت کوتاهی روز مرز جامد ایجاد فرسایش و خوردگی میکند. تبدیل مجدد حبابها به مایع و فشار ناشی از انفجار آن گاهی به 1000 مگا پاسکال می رسد. از آنجایی که سطوح تماس این حبابها با بستر سرریز بسیار کوچک می باشند نیروی فوق العاده زیادی در اثر این انفجارها به بسترهای سرریزها و حوضچه های آرامش وارد می کند. این عمل در یک مدت کوتاه و با تکرار زیاد انجام می شود که باعث خوردگی بستر سرریز می شود و به تدریج این خوردگی ها تبدیل به حفره های بزرگ می شوند. اطلاعاتی که درگذشته راجع به کاویتاسیون و خطرات ناشی از آن وجود داشت ناقص و چندان قابل اهمیت شمرده نمی شد. اما پس از انکه سیستم های هیدرولیکی طراحی گردید که در آنها قسمتی و یا تمامی سیستم در معرض سرعت جریان زیاد سیال و به دنبال آن ایجاد پدیده کاویتاسیون بود، طراحان را بر این داشت که با این پدیده بطور جدی برخورد نمایند. امید است بتوانیم در این مجال گوشه هایی ای این مبحث مهم را بازگو نماییم.
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند