فرم چکیده : پایان نامه

عنوان پایان نامه : تجزیه و تحلیل عدم اطمینان روابط تخمین پارامترهای هیدرولیکی جریان در محیط سنگریزه

اساتید راهنما :  دکتر سید محمود حسینی 

استاد مشاور : دکتر محمد باقر شریفی

نگارش : مصطفی جهانگیری

تاریخ ثبت : 30/6/1381

شماره ردیف : 644

 

چکیده

 

استفاده از سنگریزه ، به عنوان یکی از مصالح ساخت در اجرای بسیاری از سازه های هیدرولیکی ، نظیر سدهای سنگریزه ای ، گابیون ها ، موج شکن ها و سازه های کنترل فرسایش در ودخانه ها در بیشتر نقاط جهان معمول می باشد . از انجا که جریان آب در محیط سنگریزه از یک رابطه غیر خطی تبعیت می کند ، یکی از روشهای تخمین پارامترهای هیدرولیکی برای این گونه جریان ، استفاده از روابط تجربی هیدرولیکی می باشد . این روابط که تعداد زیاد می باشد ، از ساختار ریاضی متفاوتی برخوردارند و ضزایب تجربی و نیمه تجربی در این روابط به خواص فیزیکی محیط نظیر اندازه دانه ، تخلخل و ... مرتبط می باشند . متأسفانه در هنگام استفاده ، این روابط به نتایج متفاوتی در برآورد گرادیان هیدرولیکی به ازاء یک سرعت خاص منجر می شوند .

در این تحقیق ، به منظور شناسایی دقیق تر عملکرد این روابط ، روشهای مختلف تجزیه و تحلیل عدم اطمینان و آنالیز حساسیت ، یعنی روشهای تخمین مرتبه اول  تغییرات (FOVE ) تخمین نقطه ای هار و روش شبیه سازی مونت کالو با نمونه گیری مربع لاتین (LHS ) بر روی جهار رابطه از این روابط یعنی روابط آدل ، مک کورکودل و همکاران ، استیفنسن و ویلکینز ، که اعتبار بیشتری برخوردارند . اعمال می شوند . در انجام این عمل فرض می گردد که سرعت ، متغیر قطعی ، سایر پارامترها ، متغیر تصادفی و گرادیان هیدرولیکی متغیر خروجی باشند . در این راستا ، در آزمایشگاه یک توده سنگریزه ای با اندازه میانگین حسابی 37 میلیمتر ساخته شد و 15 نمونه تصادفی از این توده برداشت گردید و مشخصات فیزیکی ، مرتبط با هر یک از روابط هیدرولیکی یاد شده اندازه گیری و یا تخمین زده شد . نتایج نشان داد ، که از میان روشهای تجزیه و تحلیل عدم اطمینان ، روش شبیه سازی مونت کارلو با نمونه گیری مربع لاتین (LHS ) نسبت به دیگر روشها محافظه کارانه تر است . نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل عدم اطمینان نشان داد که در محاسبه گرادیان هیدرولیکی رابطه مک کورکودل و همکاران می تواند بیشترین مقدار عدم اطمینان را داشته باشد، در حالی که رابطه استیفنسن از کمترین میزان عدم اطمینان برخوردار است . برای رابطه استیفنسن ، با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو با نمونه گیری مربه لاتین (LHS ) و بع ازاء سرعت 15/0 متر بر ثانیه ، میزان عدم اطمینان برحسب ضریب تغییرات گرادیان هیدرولیکی 21 درصد می باشد ، در حالی که این عدد برای رابطه مک کورکودل و همکاران 25 درصد می باشد . همچنین ، نتایج نشان داد ، که روشهای تخمین مرتبه اول تغییرات (FOVE ) و روش شبیه سازی مونت کارلو با نمونه گیری مربع لاتین (LHS ) در انجام تجزیه و تحلیل حساسیت و اهمیت بندی پارامترهای مؤثر ، قابل اعتمادتر بوده و به نتایج یکسانی منجر می شوند .

نتایج تجزیه و تحلیل حساسیت نشان می دهد که در رابطه استیفنسن ، پارامترهای میانگین هارمونیک اندازه ذرات (d) و تخلخل (n) به ترتیب از اهمیت بیشتری برخوردارند . بر مبنای روش شبیه سازی مونت کارلو با نمونه گیری مربع لاتین (LHS ) در سرعت 15/0 متر بر ثانیه ، سهم d در عدم اطمینان گرادیان هیدرولیکی محاسبه شده حدود 59 درصد و سهم n حدود 35 درصد می باشد در حالی که در روش تخمین مرتبه اول تغییرات (FOVE ) این سهم به ترتیب 66 و 27 درصد بدست می آیند .

در مجموع ، نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که رابطه استیفنسن ، در صورتی که پارامترهای فیزیکی آن با دقت مناسبی اندازه گیری و یا تخمین زده شوند ، هم از لحاظ محاسبه مقدار متوسط گرادیان هیدرولیکی و هم از لحاظ میزان عدم اطمینان در نتایج حاصل ، عملکرد بهتری نشان می دهد و لذا استفاده از آن در طراحی های مهندسی مرتبط توصیه می گردد .

 

دانشکده علوم ( دانشگاه فردوسی مشهد )