فهرست مطالب

سد و نیروگاه برق آبی ایران - پیاپی 11 (زمستان 1395)

نشریه سد و نیروگاه برق آبی ایران
پیاپی 11 (زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/22
  • تعداد عناوین: 5
|
  • خسرو حسینی، میلاد فضل الله نژاد، حجت کرمی، سعید فرزین صفحات 1-11
    با افزایش احداث سدهای بلند و بالا رفتن استاندارد ایمنی سدها، ضرورت طراحی یک سیستم استهلاک انرژی اقتصادی و مطمئن در پایانه مجاری اصلی تخلیه سیلاب، افزایش یافته است. در این میان، سرریز روگذر و پرتاب کننده جامی شکل از جمله پرکاربردترین سرریزها و مستهلک کننده های انرژی محسوب می شوند. در تحقیق حاضر سرریز سد گلورد نکا در نرم افزار Flow-3D مدل سازی گردیده است و هیدرولیک جریان در آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج صحت سنجی با نتایج مدل آزمایشگاهی نشان داد که مدل آشفتگی RNG مناسب ترین مدل آشفتگی می باشد. همچنین در خصوص ابعاد سلول های محاسباتی، حساسیت سنجی نسبت به 4 اندازه شبکه بندی مختلف صورت گرفت و مشخص گردید که مش مربعی با ابعاد 6/0 متر مناسب ترین اندازه مش می باشد. تحلیل خصوصیات هیدرولیکی جریان روی سرریز شوت و پرتابه انتهایی نشان داد که وقوع کاویتاسیون در قوس انتهایی شوت بسیار محتمل می باشد. اما با توجه به فشار حداکثر مثبت در پرتابه، کاویتاسیون مستهلک کننده انرژی سرریز سد گلورد را تهدید نمی کند. در ادامه، نتایج حاصل از تغییر هندسه پرتابه نسبت به مدل اصلی مقایسه شده است. به طوری که در یک شعاع پرتابه ثابت با تغییر زاویه منفی پرتاب به زاویه مثبت، علاوه بر انحنای بیشتر جریان افزایش طول پرتاب 40 متری مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: سازه استهلاک انرژی، مدل آشفتگی، سرریز سد گلورد، کاویتاسیون، Flow-3D
  • سیدمحمدحسن حسینی، سینا اسلامی صفحات 12-22
    این مقاله شامل مدلسازی و شبیه سازی یک واحد دور متغیر نیروگاه تلمبه ذخیره ای 180 مگاواتی آزاد است که در این روش از مبدل های اینورتر منبع ولتاژ به جای روش قدیمی سیکلوکانورترها استفاده شده است. در ابتدا سیستمDFIM مورد بررسی قرار گرفته است، معادلات دیفرانسیل به صورت مدلهائی ارائه شدند و نمایش وضعیت مکانی مدلها گسترش یافته است بر اساس این مدل می توان ارتباط بین مدلهای ریاضی و یا تئوری دستگاه و روش انتقال نیرو و کاربرد دستگاه های واقعی را نشان داد. بنابراین، با گسترش روش ساده شده فوق، یک دستگاه واقعی بررسی می شود که از طریق آن اصول بررسی و آزمایش مربوط به عناصر و پارامترهای طراحی دستگاه شناسائی و بیان می گردد. در این مقاله هدف کنترل مبدل های منبع ولتاژ و نگهداری ولتاژ DC در یک مقدار ثابت می باشد.در ساختار پیکربندی سیستم از یک مبدل AC/DC/AC برای کنترل و تغییر ولتاژ و فرکانس استفاده شده است.
    کلیدواژگان: طراحی مبدلAC-DC-AC، منبع ولتاژ اینورتری (VSI)، مدل کنترلی فضای حالت
  • سهیل علوانی، سیدمحمود کاشفی پور، محمد محمودیان شوشتری صفحات 23-34
    در این تحقیق به صورت آزمایشگاهی به بررسی اثر نصب تیغه ها در مدل ترکیبی سرریز اوجی با تخلیه تحتانی بر اتلاف انرژی سازه و مشخصات پرش هیدرولیکی پایین دست پرداخته شده است. برای دستیابی به اهداف این تحقیق، یک مدل فیزیکی از سرریز اوجی با تخلیه تحتانی ساخته شد که در آن جت خروجی از تخلیه تحتانی تحت زاویه 30درجه با جریان روگذر از سرریز تداخل پیدا می کند. نصب تیغه ها در بالادست شکاف تخلیه تحتانی منجر به جداشدگی جریان و آشفتگی بیشتر در روی سرریز شده و در نتیجه موجب اتلاف انرژی بیشتری در روی سازه می شود. در این تحقیق دو ضخامت برای تیغه ها مورد استفاده قرار گرفت (tb/y1d=0.07 ، 0.14) و نتایج نشان می دهد که تیغه ها با ضخامت نسبی بیشتر ( tb/y1d=0.14) در اتلاف انرژی سازه و کاهش مقادیر مولفه های پرش هیدرولیکی پایین دست موثرتر هستند. مقادیر اندازه گیری شده نشان می دهد که بطور متوسط اتلاف انرژی روی سرریز، کاهش طول و عمق نسبی ثانویه پرش هیدرولیکی به ترتیب برابر 47/6، 40 و 23/2 درصد است. با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق، استفاده از این سازه برای ساخت حوضچه های آرامش اقتصادی تر در پایین دست سدهای کوچک و تندآبراهه ها توصیه می شود.
    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، تیغه های مسیر جریان، جداشدگی جریان، جریان ترکیبی، تندآبراه
  • سعید کاظمی محسن آبادی صفحات 35-43
    روش های روندیابی به دو دسته هیدرولیکی و هیدرولوژیکی تقسیم می شوند. روش های هیدرولیکی مبتنی بر حل معادلات سنت-ونانت بوده و از دقت بالایی نیز برخوردارند. در حالی که روش های هیدرولوژیکی دقت کمتری داشته، اما به دلیل سهولت در کاربرد، این روش ها مورد توجه محققین و کارشناسان قرار دارد. در این تحقیق، پارامترهای مربوط به روش ماسکینگام چند خطی با توجه به مقطع مورد مطالعه استخراج گردید. سپس ضرایب دبی مبنا از مقایسه هیدروگراف های روندیابی شده با مدل ماسکینگام چند خطی و مدل سنت-ونانت بهینه شد که این ضرایب در مقطع نعل اسبی، برابر یک به دست آمد. در ادامه بر اساس این ضرایب، هیدروگراف های مختلفی با توجه به معادله پیوستگی، روندیابی شد. متوسط خطای دبی بیشینه شبیه سازی شده در مقطع نعل اسبی، 7/0 درصد و زمان رسیدن به این دبی نیز در هر دو روش تقریبا یکسان تخمین زده شد.
    کلیدواژگان: روندیابی سیلاب، روش ماسکینگام چند خطی، سنت، ونانت، مقطع نعل اسبی، پروفیل سطح آب
  • محمد احترام، سید فرهاد موسوی، حجت کرمی، نیوشا تهرانی، آیدین امیری صفحات 44-54
    مخازن سدها به عنوان یکی از سازه های مهم در زمینه ی مدیریت منابع آب و کنترل سیلاب در نظر گرفته می شوند. لذا، بهره برداری از مخازن و نحوه ی رهاسازی آب از آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مطالعه، الگوریتم تکاملی جدیدی در راستای بهره برداری از مخازن در نظر گرفته شده است. الگوریتم مذکور، ترکیبی از الگوریتم هارمونی و ازدحام ذرات می باشد که سبب می گردد روش های ازدحام ذرات و هارمونی تقویت گردند. به گونه ای که مشکل عدم تعادل میان قابلیت پویش و انتفاع در روش ازدحام ذرات حل گردد و همچنین احتمال به دام افتادن روش هارمونی در بهینه ی محلی کاهش یابد. روش مذکور در جهت بهره برداری از مخزن سدهای مهاباد و کارون 4 و با هدف کاهش کمبودها و یا افزایش تولید انرژی استفاده گردیده است. مقایسه ی نتایج بیانگر آن است که روش هیبریدی پاسخ نزدیک تری به پاسخ بهینه ی مطلق مسائل نسبت به سایر روش ها دارد. علاوه بر آن، نتایج روش هیبریدی در شبیه سازی نحوه ی رهاسازی آب، ذخیره ی آب و تولید برق در مخزن سدهای مهاباد و کارون 4 با نتایج برنامه ریزی غیر خطی با استفاده از نرم افزار لینگو، انطباق قابل توجهی دارد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، مخزن، روش ازدحام ذرات، روش هارمونی
|
  • Khosrow Hosseini, Milad Fazlilah Neghad, Hojjat Karami, Saeed Farzin Pages 1-11
    By increasing in construction of large dams, the needs for increasing the safety of flood discharge structures are necessary in design. Overflow spillway and sky jump as a terminal structure downstream of spillway are frequently used in dams. In the present study, the spillway and sky jump of Glevard dam are modeled by Flow-3D software and their hydraulic parameters are studied. Verification tests revealed that RNG turbulence model is the most convenient turbulence model. Sensitive analysis showed that the more suitable mesh size is 0.6 meter. Analysis of hydraulic characteristics of flow showed that the occurrence of cavitation at the end of chute is more probable. In the sky jump, the occurrence of positive pressure prevents of cavitation. The changes in geometry of bucket such as the angle of lip and the radius of bucket are investigated. Increasing the angle of lip about 20 degrees, increases the length of jet until 40 meters.
    Keywords: Energy dissipator, Turbulence model, Glevard Dam, Cavitation, Flow-3
  • Mohammadhassan Hoseiini, Sina Eslami Pages 12-22
    This paper includes modeling and simulation of 180 MW units of pumped storage power plant with Variable speed machines. In this method, voltage source inverters are used instead of traditional cyclo-converters. This paper aims to control the voltage source inverters and maintain DC voltage at a constant value. AC/ DC/ AC converter is used in system configuration structure in order to control and change voltage and frequency. AC / DC converter is a three-phase rectifier bridge as well as DC / AC converter is a single phase inverter which includes 12 IGBT (insulated gate bipolar transistor) and output includes constant voltage designed from inverters output. Firstly, the control structure of the machine and the transformer sections will be described and the block diagram of each part is shown, then the equations for each part descried and the overall control structure of plant will be achieved. The simulation of this methods by applying Matlab software have been presented.
    Keywords: AC- DC- AC converter, Voltage Source Inverter (VSI), State-space control
  • Soheil Alvani, Seyed Mahmood Kashefipour, Mohammad Mahmoodian Shooshtari Pages 23-34
    In this research the effects of installed blades on the combined model of ogee spillway with lower bypass on energy loss of structure and downstream hydraulic jump characteristics has been experimentally investigated. In order to achieve the goal of this study, a physical model of ogee spillway with lower bypass was built, in which the output jet from the lower bypass (bottom outlet) was set to be at the angle of 30 degrees to the overflow of spillway. Installation of blades at the upstream of the lower bypass slit makes flow separation and more turbulence on spillway and as a result more energy dissipation on structure. In this research, two blades relative thickness including tb/ y1d= 0.07 and 0.14 were used and the results showed that the blades with the higher relative thickness (i.e. tb/ y1d=0.14) was found to be more effective in energy dissipation on structure and less values for the downstream hydraulic jump parameters. The measured values showed that the average energy loss on spillway, and the reduction length and secondary relative depth of hydraulic jump were 47.6%, 40% and 23.2%, respectively. According to the results obtained in this research study, the use of this structure is recommended for economical stilling basin construction at the downstream of small dams and spillways.
    Keywords: Energy Dissipation, Blades Flow Path, Flow Separation, Simultaneous Flow, Spillway
  • Dr Saeed Kazemi Mohsenabadi Pages 35-43
    Flood routing calculations are divided into hydraulic and hydrologic methods. Hydraulic methods are based on solving Saint-Venant equations and they enjoy high accuracy. Although hydrologic methods are in low accuracy, they are taken into consideration by researchers because they are applied so easily. In this research, multilinear Muskingum’s parameters were derived according to the mentioned cross sections. Then by comparing routed hydrographs with multilinear Muskingum method and Saint-Venant model, reference discharge coefficients were optimized and their values became one in horseshoe cross section. Afterward, based on these coefficients different hydrographs were routed was obtained by using continuity equation. The percentage error in simulating peak of the discharge hydrograph in horseshoe cross sections was calculated %0.7 and the time to peak discharge was estimated the same in both models and cross sections.
    Keywords: Flood routing, Multilinear Muskingum method, Saint-Venant, Horseshoe cross section
  • Mohammad Ehteram, Farhad Moosavi, Hojat Karami, Niusha Tehrani, Aydin Amiri Pages 44-54
    Dam reservoirs are cosnidered as impronatnt hydraulic structures in water resources management and flood control. Therefore, reservoir operation and method of water release has sepcial importance. In this study, a new alorithm is used for reservoirs operation. This alorithm is a combination of Harmony Algorithm and Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, and supports these two algorithms such that it solves the problem of lack of balance between exploration and exploitation. This hybrid method improves the harmony method so that the trap probability in local optimum is decreased. Moreover, the hramony method hepls to correct the responses which don’t fall in feasible space of the solution in PSO method. The hybrid method was used for Mahabad and Karun 4 dam reservoirs, aiming at reducing the shortages and/or enhancing hydropower generation. Results showed that the hybird method has closer resposes to global optimum, as compared to the other two methods. In additon, simulated results of water release, storage, and genrated power in Mahabad and Karun 4 reservoirs match very well to nonlinear-programing results obtained by using Lingo software.
    Keywords: Optimization, Reservoir, Particle method, Harmony method