فهرست مطالب

نشریه سد و نیروگاه برق آبی ایران
پیاپی 8 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/06/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پوریا اکبرزاده* صفحات 1-11
    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.
    کلیدواژگان: ستون های مورب، نیروهای وارد بر فنداسیون، فرکانس طبیعی، استاتور ژنراتور برق آبی
  • مهدی کماسی*، محمدرضا گودرزی، حجت الله یاری زاده صفحات 12-23
    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 8/4 درصد است که این خطا با کاهش سرعت افت تا 13 درصد افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: پایداری سد خاکی، افت سریع مخزن، آنالیز ناماندگار، نفوذپذیری غیرخطی و درجه اشباع
  • هومن حاجی کندی*، شایان برجسته ملکی صفحات 24-32
    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 44/3 و 35/11 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 33/6 و 92/20 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.
    کلیدواژگان: جت ثقلی منفی، زاویه نازل، عدد فروید، مسیر جت، جریان آشفته
  • سید یاسر درخشنده*، زهره سعیدی صفحات 33-44
    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.
    کلیدواژگان: تلمبه، ذخیره ای، فرآیند مارکوف، قابلیت اطمینان، روش فراوانی و تداوم
  • الهام دلاور، محمد ذونعمت کرمانی*، غلامحسین برادران صفحات 45-55
    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.
    کلیدواژگان: سد درودزن، روش المان طبیعی، نشت، روش های بدون شبکه، درونیاب سیبسون، زهکش داخلی
  • مهسا فرهنگی*، مجید خلقی، سیدعلی چاوشیان صفحات 56-67
    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 12/0 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.
    کلیدواژگان: مدل سازی هیدرولوژیکی، مناطق خشک و نیمه خشک، باران موثر، ضریب نش
|
  • Pooria Akbarzadeh* Pages 1-11
    Nowadays, using oblique arms and columns in the structure of large hydrogenerators has many advantages such as thermal expansion without large mechanical stresses, foundation load reduction, oval air-gap prevention, and etc. Therefore, in this paper the use of oblique columns in the stator-frame of a large hyrogenerator in comparison to a traditional structure (i.e. stator-frame with radial columns) is investigated for the first time by developing a Finite Element inhouse program. The use of this inhouse software reduces the time of modeling of complex structures of large hydroelectric power generators and heavy analysis of commertial softwares significantly, and helps to develop a preliminary design and structural analysis of this type of generators. In this paper, the effect of number, dimensions, and angle of oblique columns on foundation loads and structural deformation in stator-frame are described and the optimum values are obtained. The results of this study show that, the application of oblique column technology has significant advantages in reducing foundation forces, reducing the natural frequencies, and uniform structural deflections.
    Keywords: Oblique Columns, Foundation Loads, Natural Frequency, Hydrogenerators Stator Frame
  • Mehdi Komasi*, Mohammadreza Godarzi, Hojatollah Yarizadeh Pages 12-23
    Inaccuracy in earth fill dam’s analysis is one of the most important reasons of breaking this huge structures. assuming soil saturated only and disregarding time in rapid drawdown analysis cause errors in results of analyses that this article discuses about them. In this article Gulak earth fill dam has been modeled in three situations named saturated only, saturated-unsaturated with linear and nonlinear functions and the results show that modeling dam in saturated only situation not only effects on seepage results, but also causes about 25 percent error on safety factor of dam. In the fallowing this result achieved that by using nonlinear functions for permeability and vol. water content and choosing required parameters for van genuchten equation from laboratory result accuracy of analyses increases about 13 present than using a linear function. Also In rapid drawdown analysis to avoid shocking to the model, by using a transient analyze, drawdown of the reservoir was modeled as a process depending on time and results show that disregarding the time in rapid drawdown of reservoir analysis cusses about 4.8 percent error that this error increases to 13 percent by reducing drawdown rate.
    Keywords: Earth dam stability, Rapid drawdown, Transient analysis, Nonlinear permeability function, Degree of saturation
  • Hooman Hajikandi*, Shayan Barjasteh Maleki Pages 24-32
    Nowadays application of negatively buoyant jet as a known remedy for dilution of brine generated at desalination plants and effluents from industrial units is quite common. The initial momentum of the jet together with the buoyant force induced due to the density difference between the jet and the ambient fluid entrain the ambient fluid into the jet and dilute the effluent. This paper focuses on the experimental study of negatively buoyant jets at low densimetric Froude numbers, namely values between 3.44 and 11.35 in a co-flow. Total 36 tests for discharge angles of 30, 45, 60, 75, 90 and 115 degree with respect to horizontal is performed under three jet to ambient flow velocities between 6.33 and 20.92. Variables include three length scales relating to the jet trajectory including maximum penetration depth, horizontal distance of the nozzle to the point of maximum penetration depth and the horizontal distance from nozzle to the impact point. Empirical equations are derived for the geometrical length scales in terms of the densimetric Froude number ,velocity ratios and discharge angle. The results are applicable to the design of submerged outfalls in shallow streams.
    Keywords: Discharge angle, Froude number, jet trajectory, negatively buoyant jet, turbulent jet
  • S. Yaser Derakhshandeh*, Zohre Saeidi Pages 33-44
    Nowadays, the evaluation of reliability and availability is one of the most important criteria in all engineering sciences .Due to the increasing of dependency of the life into the electrical energy, the availability of power system is very important for consumers. To achieve this issue, each of the main components of the power system must have adequate reliability. In this paper, reliability evaluation of the pumped storage plants using Markov process is carried out. For this purpose, at first an overview of the structure and the usage of the pumped storage plants is presented. Then, the main concepts of the Markov process model are reviewed and the appropriate model for reliability evaluation of a pumped storage plant is presented. Using the presented model and according to existing equipment, various indicators of reliability and also the possibilities of failure mode, full and half capacity of the plant are reported and sensitivity analysis is carried out to evaluate the effect of repair and failure rates of equipments on reliability of the plant.
    Keywords: Pumped, storage, Markov process, Reliability, Frequency, Duration method
  • Elham Delavar, Mohammad Zounemat, Kermani*, Gholamhossein Baradaran Pages 45-55
    Internal erosion and seepage in earth dams is known as a major parameters of dam break and investigation on these phenomena is of important issues in monitoring and surveillance of dams. Numerical modelling of seepage in dams’ body and determining the highest level of seepage line (phreatic) is one of the finest remedies in this field. Thereafter, in this research natural element meshless numerical model (NEM) along with the Sibson’s interpolation was used for simulating seepage through the body of Droodzan dam. At first, in order to validating the NEM, simulation of flow in an embankment obstacle was done. After ensuring about the accurate operation of the numerical model, seepage simulation in the Droodzan dam’s body was applied and the results were checked with the observation data of dam’s piezometers. Regarding an average less than 5 for the relative error, the accuracy of the NEM can be concluded. Findings of the study confirm the inexistence of interior erosion or piping in the dam’s body as far as the internal drain of the dam is working properly.
    Keywords: Droodzan Dam, natural element method, seepage, meshless methods, Sibson's interpolation, internal drain
  • Mahsa Farhangi, Majid Kholghi, Seyed Ali Chavooshian Pages 56-67
    For optimal management of water resources in a catchment it is important to estimate the amount of water within a catchment by hydrological modeling. Hydrological modeling is very crucial in arid and semi arid areas because of limited water resources in these areas. In this study, the problems of hydrological modeling in these areas have been investigated and particularly is focused on effective rainfall. Then, a method is proposed to calculate effective rainfall and hortonian flow in a catchment. A hydrological distributed model, BTOPMC, is utilized and its performance is compared before and after applying modified hortonian flow formulation. Nash-Sutcliffe and volume error are the criteria used to calculate the model performance. Results have shown that applying modified equation for hortonian flow in BTOPMC have improved Nash-Sutcliffe and volume error about 12% and 10%, respectively that reflects its favorable impact on estimation water amount in a catchment by using BTOPMC.
    Keywords: Hydrological modeling, Arid, semi arid areas, Effective rainfall, Nash, Sutcliffe coefficient