فهرست مطالب
عنوان صفحه
1 – فصل اول 1
« کلیات پژوهش». 1
1 – 1 مقدمه. 2
1 – 2 پل های کابل نشین. 2
1 – 3 کابل ها 10
1 – 3 – 1 مشخصات سازه ای کابل ها 11
1 – 3 – 2 انواع کابل. 15
1 – 4 ضرورت و اهمّیت پژوهش… 21
1 – 5 هدف پژوهش… 22
1 – 6 فرضیات پژوهش… 22
1 – 7 خلاصه فصول پایان نامه. 23
2 – فصل دوم 24
« مباني نظري پژوهش ». 24
2 – 1 مقدمه. 25
2 – 2 ارتعاش رشته سفت کشیده شده 25
2 – 3 ارتعاش کابل مایل دارای افت.. 28
2 – 4 ارتعاشات کابل ناشی از باد 31
2 – 4 – 1 ضربه حاصل از آشفتگی باد 31
2 – 4 – 2 ارتعاش ناشی از گردباد 31
2 – 4 – 3 تازش کابل خشک مایل 32
2 – 4 – 4 جریان تازش گروه کابل‌ها 33
عنوان صفحه
2 – 5 مکانیسم ارتعاش ناشی از باد و باران. 34
2 – 5 – 1 مدل تحلیلی یک درجه آزادی.. 36
2 – 5 – 2 سیلندر افقی همراه جریان‌آب ثابت.. 46
2 – 5 – 3 سیلندر مایل با جریان‌آب متحرک… 49
2 – 5 – 4 مدل تحلیلی دو درجه آزادی.. 52
3 –فصل سوم 55
« مواد و روش پژوهش ». 55
3 – 1 مقدمه. 56
3 – 2 مدل تحلیلی برای کابلهای مهار با مقیاس واقعی.. 57
3 – 3 پیش بینی ارتعاش ناشی از باد و باران کابل مهار در مقیاس واقعی.. 61
3 – 4 بررسی پارامترهای مختلف… 64
3 – 5 معادلات اساسی حاکم 67
3 – 5 – 1 فرضیات.. 67
3 – 5 – 2 معادلات حاکم بر سازه (Mechanical Application 2011) 68
3 – 5 – 3 معادلات حاکم بر سیال. 69
3 – 5 – 4 چگونگی انتقال بار بین دو محیط حل (Mechanical Application 2011) 85
3 – 6 شبکه بندی محیط حل. 87
3 – 7 جمع بندی.. 88
4 – فصل چهارم. 89
« نتايج و يافته‌هاي پژوهش ». 89
4 – 1 مقدمه. 90
4 – 2 صحت سنجی نتایج. 91
4 – 3 دینامیک کابل در پدیده RWIV (ارتعاش باد و باران) 98
عنوان صفحه
4 – 4 نیروها و پارامترهای مؤثر. 99
4 – 4 – 1 عدد رینولدز. 100
4 – 4 – 2 ضرایب نیرو. 100
4 – 5 مشخصات ابعاد و فضای محاسباتی.. 100
4 – 6 شرایط مرزی.. 102
4 – 6 – 1 شرط مرزی ورودی سرعت.. 103
4 – 6 – 2 شرط مرزی دیواره‌ها 103
4 – 6 – 3 شرط مرزی جریان خروجی.. 103
4 – 7 آزمون‌های عددی جهت بررسی تأثیر زبری سطح کابل. 104
4 – 7 – 1 تعریف زبری سطح در نرم‌افزار. 105
4 – 7 – 2 آزمون‌های عددی.. 106
4 – 8 جمع بندی.. 119
5 – فصل پنجم 120
« نتايج و يافته‌هاي پژوهش ». 120
5 – 1 مقدمه. 121
5 – 2 نتیجه‌گیری.. 121
5 – 3 پیشنهادات.. 122
«مراجع». 123
پيوست‌ها و ضمائم 128
« روند طراحی و مراحل مدلسازی در نرم افزار ». 128
1 – 1 مقدمه. 129
عنوان صفحه
1 – 2 روش‌های حل عددی جریان در اطراف کابل. 129
1 – 2 – 1 گسسته سازی معادلات حاکم 132
1 – 2 – 2 روش حل مجزا 132
1 – 2 – 3 روش حل همزمان. 133
1 – 2 – 4 خطی سازی (روش ضمنی در مقابل روش صریح) 134
1 – 3 روش و مراحل مدلسازی عددی.. 134
1 – 3 – 1 ایجاد مدل هندسی/شبکه‌بندی.. 134
1 – 3 – 2 تعریف فیزیک مدل. 141
1 – 3 – 3 حل مسأله. 149
1 – 3 – 4 نمایش نتایج در پس‌پردازنده 149
واژه‌نامه.. 150
فهرست اشکال
عنوان صفحه
فصل اول 1
شکل 1 – 1 : الگوی یک پل معلق.. 4
شکل 1 – 2 : نحوه آزمایش مهار کابلی.. 10
شکل 1 – 3 : مفتول پیچ های هفت مفتولی.. 15
شکل 1 – 4 : مفتول پیچ های بزرگ…. 16
شکل 1 – 5 : طناب های چند رشته ای(در آمریکا). 17
شکل 1 – 6 : مفتول پیچ های مارپیچی بسته شده. 18
شکل 1 – 7 : مقاطع مختلف کابل ها 21
فصل دوم 24
شکل 2 – 1 : (الف) کابل سفت کشیده شده، (ب) تعادل المان کابل کشیده. 26
شکل 2 – 2 پروفیل استاتیکی کابل دارای افت… 28
شکل 2 – 3 : قرارگیری سیلندر مایل.. 36
شکل 2 – 4 : سرعت نسبت به سیلندر و حرکت جریان‌آب… 37
شکل 2 – 5 : ضرایب آیرودینامیکی بر اساس زاویه تهاجم باد. 40
شکل 2 – 6 : تاریخجه زمانی ارتعاش سیلندر افقی با جریان‌آب ثابت… 47
شکل 2 – 7 : تغییرات دامنه ارتعاش سیلندر 48
شکل 2 – 8 : مشخصات آیرودینامیکی ارتعاش سیلندر ناشی از باد – باران.. 50
شکل 2 – 9 : حداکثر دامنه ارتعاش سیلندر در مقایسه با سرعت میانگین باد. 51
شکل 2 – 10 : تاریخجه زمانی ارتعاش سیلندر با جریان‌آب متحرک…. 51
شکل 2 – 11 : مقایسه میان دو مدل یک درجه آزاد و دو درجه آزادی.. 53
عنوان صفحه
فصل سوم 55
شکل 3 – 1 : نحوه جهتگیری ارتعاش ناشی از باد و باران برای یک کابل کشیده شده. 58
شکل 3 – 2 : پاسخهای حداکثر جابجایی محاسبه و اندازهگیری شده در اثر باد و باران.. 62
شکل 3 – 3 : پاسخ تاریخچه زمانی جابجایی ماکزیمم کلی کابل در مود اول ارتعاش…. 63
شکل 3 – 4 : اثر نیروی کششی کابل بر روی پاسخ ارتعاش کابل در مود اول نوسان.. 65
شکل 3 – 5 : تأثیر مقدار توان بر روی پاسخ ارتعاش کابل در مودهای اول و دوم نوسان.. 66
شکل 3 – 6 : تأثیر نسبت میرایی سازهای بر روی پاسخ ارتعاش کابل در مود اول نوسان.. 67
شکل 3 – 7 : یک المان به ابعاد Δx، Δy و Δz و حاوی جرم Δm از سیال.. 69
شکل 3 – 8 : تعریف حجم کنترل.. 80
شکل 3 – 9 : نمونه‌ی یک المان سیال.. 82
شکل 3 – 10 : درونیابی حفظ نیم‌رخ.. 86
شکل 3 – 11 : درونیابی میانگین کلی.. 86
شکل 3 – 12 : المان هاي سيالاتي بكار رفته در مدل سازي ميدان سيال کنترل.. 87
فصل چهارم. 89
شکل 4 – 1 : شبکه‌بندی حوزه حل.. 92
شکل 4 – 2 : شبکه‌بندی نواحی اطراف کابل.. 92
شکل 4 – 3 : شبکه‌بندی کابل.. 93
شکل 4 – 4 : کانتورهای آشفتگی جریان اطراف کابل با جریان ثابت آب… 93
شکل 4 – 5 : کانتورهای آشفتگی جریان اطراف کابل با جریان آب متحرک…. 94
شکل 4 – 6 : نمودار ضریب نیرو (پسا) کابل با جریان آب ثابت… 95
شکل 4 – 7 : نمودار ضریب نیرو (پسا) کابل با جریان آب متحرک…. 95
شکل 4 – 8 : نمودار ضریب نیرو (برا) کابل با جریان آب ثابت… 96
شکل 4 – 9 : نمودار ضریب نیرو (برا) کابل با جریان آب متحرک…. 96
شکل 4 – 10 : فیزیک مدل کابل در جریان باد و باران.. 98
شکل 4 – 11 : مدل دینامیکی کابل در جریان باد و باران.. 99
عنوان صفحه
شکل 4 – 12 : ابعاد فضای محاسباتی.. 101
شکل 4 – 13 : نواحی فضای محاسباتی.. 102
شکل 4 – 14 : پوشش سطح کابل با مصالح پلی‌اتیلن.. 104
شکل 4 – 15 : سطوح کابل پلهای کابلی تاتارا و هیگاشی کوبه کشور ژاپن 104
شکل 4 – 16 : زبری سطحی معادل ماسه. 105
شکل 4 – 17 : نمودار ضریب فشار برای حالت بدون زبری با جریان آب ثابت… 106
شکل 4 – 18 : نمودار ضریب فشار برای حالت بدون زبری با جریان آب متحرک…. 107
شکل 4 – 19 : نمودار ضریب فشار برای حالت با زبری 0.1 متر با جریان آب ثابت… 107
شکل 4 – 20 : نمودار ضریب فشار برای حالت با زبری 0.1 متر با جریان آب متحرک…. 108
شکل 4 – 21 : نمودار ضریب فشار برای حالت با زبری 0.2 متر با جریان آب ثابت… 109
شکل 4 – 22 : نمودار ضریب فشار برای حالت با زبری 0.2 متر با جریان آب متحرک…. 109
شکل 4 – 23 : نمودار ضریب فشار برای حالت با زبری 0.3 متر با جریان آب ثابت… 110
شکل 4 – 24 : نمودار ضریب فشار برای حالت با زبری 0.3 متر با جریان آب متحرک…. 110
شکل 4 – 25 : نمودار ضریب فشار برای حالت با زبری 0.4 متر با جریان آب ثابت… 111
شکل 4 – 26 : نمودار ضریب فشار برای حالت با زبری 0.4 متر با جریان آب متحرک…. 111
شکل 4 – 27 : نمودار کاهش میانگین ضریب فشار با تغییرات زبری با جریان آب ثابت… 112
شکل 4 – 28 : نمودار کاهش میانگین ضریب فشار با تغییرات زبری با جریان آب متحرک…. 112
شکل 4 – 29 : کانتورهای توزیع فشار در اطراف کابل در حالت بدون زبری.. 113
شکل 4 – 30 : توزیع بردارهای سرعت در اطراف کابل در حالت بدون زبری.. 114
شکل 4 – 31 : کانتورهای توزیع فشار در اطراف کابل در حالت زبری 0.3. 115
شکل 4 – 32 : توزیع بردارهای سرعت در اطراف کابل در حالت زبری 0.3. 116
فهرست جداول
عنوان صفحه
فصل اول 1
جدول 1 – 1 : انواع چیدمان ظاهری کابل به همراه مشخصات آن 6
جدول 1 – 2 : مقایسه بین تنش کششی نهایی و مجاز انواع مختلف چیدمان مقطعی کابل ها 12
جدول 1 – 3 : مدول الاستیسیته مینیمم طناب ها و رشته های سازه ای پیش کشیده. 15
فصل سوم 55
جدول 3 – 1: پارامترهای اصلی مورد استفاده در شبیهسازی ارتعاش کابل در اثر باد و باران.. 62
جدول 3 – 2: چگونگی انتقال داده. 85
فصل چهارم. 89
جدول 4 – 1 : مقایسه ضریب نیروی CDf (پسا) مدلسازی.. 97
جدول 4 – 2 : مقایسه ضریب نیروی CLf (پسا) مدلسازی.. 97
جدول 4 – 3 : مقایسه ضریب نیروی CDf (پسا) با در نظر گرفتن زبری سطح کابل.. 117
جدول 4 – 4 : مقایسه ضریب نیروی CLf (برا) با در نظر گرفتن زبری سطح کابل.. 118
فهرست علائم اختصاری
علامت اختصاری |
مفهوم یا توضیح |
Eeq |
مدول الاستیسیته معادل |
RWIV |
ارتعاشات ناشی از باد و باران |
CFX |
یک علامت تجاری از شرکت سونی در ژاپن |
FSI |
برهم کنش ساختار سیالات |
FHWA |
اداره بزرگراه های فدرال |
VOF |
حجم سیال |
RANS |
معادلات ناویر استوکس به روش میانگین گیری رینولدز |
RNG |
گروه بازسازی معادلات |
ζ |
نسبت میرایی |
KS |
زبري رينولدز |
CS |
ضريب تجربي عدم يكنواختي در زبري |
CDf |
ضریب نیروی پسا |
CLf |
ضریب نیروی برا |
