كاهش تلاطم در مخازن آب با ديواره‌هاي قايم و افقي با استفاده از مدل عددي انسيس

زمينه و هدف: مخازن بايد كاربري خود را پس از زمين لرزه هاي بزرگ حفظ و نياز هاي حياتي را رفع نمايد و از سوي ديگر همين سازه ها بايد به گونه اي رفتار كنند كه در هنگام زلزله خود باعث آسيب رساندن نشود. از اينرو استفاده از بافلها يكي از روش هاي مناسب براي كاهش نيروهاي اينرسي زلزله مي باشند. ايده اصلي در سيستم هاي بافلها، كاهش فركانس سازه و رساندن آن به مقداري كمتر از فركانس هاي حاوي انرژي غالب زلزله مي باشد. بافل هاي نصب شده درون مخازن آب مي تواند در زمان زلزله مقدار قابل توجهي از شتاب زلزله را در بدنه و تاج مخزن كاهش دهند.روش پژوهش: براي بررسي تاثير ديواره هاي قائم و افقي نصب شده در مخازن ذخير آب، با بكار گيري مدل عددي انسيس فلوئنت، جريان اب درون مخازن شبيه سازي شد. دو تيغه ي قائم و افقي براي اين هدف طراحي شد. براي كاهش خطاي اندازه مش در حل معادله جريان آب، از دو نوع مثلث و مربعي با سازه هاي مختلف استفاده شد. در نهايت به ازاي شبيه سازي مدل عددي با در نظر گرفتن مش هاي مختلف، خطاي مش در محاسبات برآورد شد. همچنين براي راستي آزمايي مقادير و نتايج بدست آمده از مدل عددي، مقادير ارتفاع موج در مخزن در حالت بدون ديواره ي افقي با مطالعه هاي گذشته مورد مقايسه و ارزيابي قرار گرفت. بنابراين، با افزايش شتاب زلزله در مدل عددي، مشخصات جريان به ازاي شرايط مختلف مدل سازي عددي مورد بررسي قرار داده شد. جابجايي تاج مخزن و همچنين پارامتر بيشينه تنش برشي ديواره ها در تاج مخازن در مدل هاي عددي برآورد. همچنين مقدار شتاب در نقاط مختلف مخزن در زمان زلزله در گذر زمان از مدل عددي در حالت با و بدون ديواره استخراج شد. همچنين بعضي از پارامترهاي هيدروليكي در جهت مقايسه بين مدل حالت هاي وجود ديواره و عدم وجود ديواره استخراج شد و از جمله اين پارمتر ها مي توان به ارتفاع موج در طول زمان اشاره نمود. يافته ها: مقايسه ها بين مدل عددي انجام شده و مطالعات آزمايشگاهي گذشته نشان داد كه مدل عددي ارايه شده در تحقيق حاضر داراي خطاي محاسباتي قابل قبولي است و ارتفاع موج تشكيل شده در آزمايش هاي بدون ديواره در طول زمان در مخزن در زمان زلزله، داراي همخواني قايل قبولي با مدل هاي آزمايشگاهي مي-باشد. همچنين نتايج بررسي مش بندي نشان داد كه مش مربعي داراي خطاي كمتري نسبت به مش مثلثي مي باشد و با كاهش اندازه ي اين مش، مقدارمتوسط 11/2 درصد، خطا كاهش پيدا خواهد كرد. علاوه بر اين، نتايج تحليل مش نشان مي دهد كه خطاي مش مربع در مقايسه با شكل مثلثي تقريباً 11.2 درصد است. بنابراين مش مربعي به عنوان مش مورد نظر در جهت حل معادله جريان آب در مدل عددي در نظر گرفته شد. نتايج اوليه ديواره هاي نصب شده افقي و قائم درون مخازن نشان داد، به ازاي حضور ديواره ها تلاطم آب درون مخزن در زمان زلزله به صورت چشمگير كاهش پيدا خواهد كرد. همچنين پارامترهاي از جمله جابجايي ديواره مخزن و تنش موجود در ديواره ها و شتاب مايع درون مخزن به صورت چشم گيري در طول زمان كاهش پيدا خواهند كرد. همچنين نوسانات اين پارامتر ها در طول زمان كاهش پيدا خواهند كرد. نتايج نشان مي دهد كه تجهيز كردن مخازن به ديواره اي قائم وافقي تاثير چشمگيري در بالابردن ضريب ايمني ديواره مخازن آب دارد. همچنين تانك-هاي آب با ديواره هاي قايم نسبت به ديواره هاي افقي ميزان جذب انرژي بيشتري را دارند و تاثير اين ديواره بر كاهش ارتفاع امواج درون مخزن و همچنين تاثير كاهنده بيشتري در ميزان جابجايي در مخزن در زمان زلزله را دارد.نتيجه گيري: نتايج مدل عددي كاليبره شده با داده هاي آزمايشگاهي نشان داد، مخزن مجهز به بافل قائم نيروي كنترلي و ميرايي بيشتري نسبت به بافل افقي ايجاد مي كند و عملكرد مناسبتري نسبت به ديوارهاي افقي دارد و تلاطم سطح سيال مايع و به طبع فشار وارد به ديواره را كاهش مي دهند. در نهايت به ازاي افزايش ارتفاع آب در مخازن، مي توان بيان نمود كه ميزان جذب انرژي توسط ديواره قائم و همچنين ديواره افقي نسبت به آزمايش هاي با ارتفاع كمتر آب، بيشتر است. همچنين مقايسه ها در طول زمان براي مقادير عددي استخراج شده از مدل براي مقادير جابجايي، تنش برشي و همچنين شتاب ايجاد شده در مايع در طول زمان در مدل هاي با ديواره نصب شده به مراتب در زمان كمتري به حالت اوليه بر مي گردند در حالي كه مدل هاي بدون ديواره زمان زيادي براي برگشت به حالت ايمن اوليه نياز دارند.