دانلود پایان نامه ارشد: بررسی پدیده گالوپینگ به روش المان محدود

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک

گرایش :طراحی کاربردی

عنوان : بررسی پدیده گالوپینگ به روش المان محدود

موسسه آموزش عالی جامی

گروه مهندسی مکانیک

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

بررسی پدیده گالوپینگ به روش المان محدود

 

استاد راهنما:

دکتر سعید ضیایی راد

آذر 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرستعنوان                                                                                                                          صفحهفهرست مطالب ........................................................................................................................................................ خفهرست اشکال .......................................................................................................................................................... ذفهرست جداول .......................................................................................................................................................... زچکیده ...................................................................................................................................................................... سفصل اول : مقدمه .................................................................................................................................................  1  11-1 پیشگفتار ........................................................................................................................................................ 11-2 مروری بر کارهای انجام شده ....................................................................................................................... 3فصل دوم : مدل دینامیکی پدیده گالوپینگ ............................................................................................ 7   2-1 معادلات حرکت ............................................................................................................................................ 92-2 انرژی جنبشی و ماتریس جرم .................................................................................................................. 142-3 ماترس سختی .............................................................................................................................................. 152-4 بردار نیروهای تعمیم یافته ........................................................................................................................ 172-5 تجزیه و تحلیل اغتشاش و معادلات حاکم ............................................................................................. 182-6 شروع گالوپینگ در سرعت باد بحرانی .................................................................................................... 20فصل سوم : تحلیل غیر خطی پدیده گالوپینگ..................................................................................... 213-1 مبانی روش  غیر خطی .............................................................................................................................. 22فصل چهارم : مدل سازی المان محدود .................................................................................................... 244-1 فرمولاسیون عمومی .................................................................................................................................... 254-2 المان سه گرهی کابل ................................................................................................................................. 254-3 ماتریس جرم ................................................................................................................................................ 274-4 ماتریس سختی ............................................................................................................................................ 284-4-1 محاسبه  ........................................................................................................................................ 284-4-2 محاسبه  ...................................................................................................................................... 294-4-3 محاسبه  .................................................................................................................................. 304-5 فرمولاسیون بردار بار خارجی  .......................................................................................................... 314-6 مدلسازی دهانه و پشتیبانی رشته های عایق.......................................................................................... 324-7 فرمولاسیون ماتریس میرایی کل............................................................................................................... 32فصل پنجم : نتایج عددی............................................................................................................................... 325-1 شبیه سازی عددی........................................................................................................................................ 335-1-1 سرعت بحرانی کابل اول......................................................................................................................... 365-1-2 سرعت بحرانی کابل دوم......................................................................................................................... 395-2 بررسی اثر پارامترهای کابل......................................................................................................................... 435-3 نوسانات کابل به کمک روش المان محدود ........................................................................................... 535-3-1سرعت بحرانی کابل اول به روش المان محدود.................................................................................. 545-3-2سرعت بحرانی کابل دوم به روش المان محدود................................................................................. 59فصل ششم : نتیجه گیری ............................................................................................................................... 64پیشنهادات برای ادامه کار ................................................................................................................................... 66مراجع........................................................................................................................................................................ 68      فهرست اشکالشکل                                                                                                                            صفحهشکل (2-1) شماتیک خط انتقال و سطح مقطع آن ....................................................................................... 7شکل (4-1) مدل خط انتقال با جداساز .......................................................................................................... 24شکل (4-2) شماتیکی از مدل المان محدود کابل ........................................................................................ 26شکل (5-1) سطح مقطع کابل اول و ضرایب نیروهای آیرودینامیکی بر حسب زاویه حمله ................ 33شکل (5-2) سطح مقطع کابل دوم و ضرایب نیروهای آیرودینامیکی بر حسب زاویه حمله ............... 34شکل (5-3)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول)........... 36شکل (5-4)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) .......... 37شکل (5-5)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ......... 37شکل (5-6)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ...........38شکل (5-7)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ...........38شکل (5-8)     ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ..........39شکل (5-9)     ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم)...........40شکل (5-10)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم).........40شکل (5-11)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد  (کابل دوم) ......41شکل (5-12)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم).........41شکل (5-13)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم) ........42شکل (5-14)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم )........42شکل (5-15) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب EA برای کابل اول............................................... 44شکل (5-16) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب EA برای کابل دوم............................................... 44شکل (5-17) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب GJ برای کابل اول................................................. 45شکل (5-18) تغیرات سرعت بحرانی کابل بر حسب GJ برای کابل دوم................................................  45شکل (5-19) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب H برای کابل اول.................................................. 46شکل (5-20) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب H برای کابل دوم.................................................. 46شکل (5-21) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  برای کابل اول.............................................. 47شکل (5-22) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  برای کابل دوم............................................ 47شکل  (5-23) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب m برای کابل اول................................................ 48شکل  (5-24) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب m برای کابل دوم............................................... 48شکل  (5-25) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب L برای کابل اول.................................................. 49شکل  (5-26) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب L برای کابل دوم................................................. 49شکل (5-27) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  برای کابل اول............................................. 50شکل (5-28) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  برای کابل دوم............................................. 50شکل (5-29) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  برای کابل اول.............................................. 51شکل (5-30) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  برای کابل دوم............................................. 51شکل (5-31) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  برای کابل اول.............................................. 52شکل (5-32) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  برای کابل دوم............................................. 52شکل (5-33) شماتیکی از کابل با 11 گره...................................................................................................... 54شکل (5-34) نوسان گره 6 کابل اول در جهت X با سرعت 8 متر بر ثانیه............................................. 55شکل (5-35) نوسان گره 6 کابل اول در جهت X با سرعت 5/7 متر بر ثانیه......................................... 55شکل (5-36) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Y با سرعت 8 متر بر ثانیه.............................................. 56شکل (5-37) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Y با سرعت 5/7 متر بر ثانیه......................................... 56شکل (5-38) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Z با سرعت  8 متر بر ثانیه............................................ 57شکل (5-39) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Z با سرعت  5/7 متر بر ثانیه........................................ 57شکل (5-40) نوسان گره 6 کابل اول در جهت  با سرعت  8 متر بر ثانیه............................................ 58شکل (5-41) نوسان گره 6 کابل اول در جهت  با سرعت 5/7 متر بر ثانیه......................................... 58شکل (5-42) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت X با سرعت 6 متر بر ثانیه............................................. 60شکل (5-43) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت X با سرعت 2/5 متر بر ثانیه......................................... 60شکل (5-44) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت Y با سرعت 6 متر بر ثانیه............................................. 61شکل (5-45) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت Y با سرعت 2/5 متر بر ثانیه......................................... 61شکل (5-46) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Z با سرعت  6 متر بر ثانیه............................................. 62شکل (5-47) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت Z با سرعت  2/5 متر بر ثانیه........................................ 62شکل (5-48) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت  با سرعت  6 متر بر ثانیه............................................ 63شکل (5-49) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت  با سرعت  2/5 متر بر ثانیه....................................... 63  فهرست جداولجدول                                                                                                                          صفحهجدول (5-1) ضرایب چند جمله ای های درجه سه مربوط به ضرایب نیروهای آیرودینامیکی........... 35جدول (5-2) مقادیر فیزیکی و هندسی مربوط به کابل های اول و دوم................................................... 35جدول (5-3)  مقدار درصد خطای دو روش راث و المان محدود مربوط به کابل اول..........................  54جدول (5-4)  مقدار درصد خطای دو روش راث و المان محدود مربوط به کابل دوم........................... 59  چکیدهپدیده ای است که در اثر آن نوسانات با دامنه بالا وفرکانس پایین بر روی کابل های انتقال جریان فشار قوی به وجود می آید. این پدیده به علت ناپایداری حالت تعادل استاتیکی کابل ها ودر اثر اغتشاشات اولیه به وجود می آید. اگر سرعت باد که در راستای عمود بر کابل می وزد از یک سرعت بحرانی بیشتر شود، حالت تعادل استاتیکی کابل ناپایدار شده و نوسانات کوچک اولیه به تدریج رشد می کنند و نهایتا به نوسانات حدی با دامنه بالا و فرکانس پایین می رسند. در اثر این پدیده برخورد بین فازها به وجود می آید و به کابل ها و سازه های نگه دارنده آن­ها صدمات زیادی وارد می شود. آگاهی نسبت به دامنه نوسانات کابل ها در اثر این پدیده برای رعایت فاصله بین فازها و استفاده در طراحی ها بسیار ضروری می باشد. در این پایان نامه معادلات حرکت کابل ها با استفاده از روش تقریبی مودهای فرضی استخراج می گردند. شرط ناپایداری حالت تعادل استاتیکی کابل وسرعت بحرانی با خطی کردن معادلات به دست می آید. روش معمول برای حل معادلات حرکت استفاده از روش عددی حل معادلات دیفرانسیل می باشد. علاوه بر این در این پایان نامه از روش المان محدود برای پیدا کردن نوسانات کابل مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج بدست آمده برای سرعتی که در آن گالوپینگ رخ می دهد از دو روش مودهای فرضی و المان محدود با نتایج تجربی انجام شده توسط دیگر محققین مقایسه گردیده است. تطابق مناسب بین نتاج تحلیلی و تجربی بیانگر صحت روابط ارائه شده و برنامه های نوشته شده می باشد.    فصل اول                                           مقدمه    1-1 پیشگفتارانتقال توان الکتریکی تولید شده در نیروگاه­ها به مراکز مصرف یکی از مسائلی است که در هر کشوری از اهمیت خاصی برخوردار است. پس از تولید توان الکتریکی، طراحی و ساخت تجهیزات مربوط به آماده کردن این توان برای انتقال، نظیر ترانسفورماتورها و.... طراحی و ساخت تجهیزات مربوط به انتقال این توان مورد توجه قرار می گیرد. طراحی دکل­ها، کابل­ها، کمربندهای برج­ها و فاصله مورد نیاز برای هادی­ها از مواردی است که در این مرحله به آن پرداخته می شود. نظر به اهمیت موضوع و فاجعه آمیز بودن وقایعی که در صورت طراحی نادرست این تجهیزات در راه انتقال انرژی الکتریکی ممکن است اتفاق بیفتد، موارد زیادی در طراحی این تجهیزات باید مورد توجه قرار گیرد. به عنوان مثال اگر فاصله مورد نیاز بین هادی­ها لحاظ نشود و در اثر حرکت هادی­ها برخورد بین دو فاز بوجود آید، جرقه­های بوجود می آید که سبب ضعیف شدن منبع تولید توان می شوند ویا در مناطق سردسیر که هادی­ها با یخ پوشیده می شوند در صورت جدا شدن یخ، کابل­ها به نوسان در می آیند که این نوسانات به سازه های فولادی نگهدارنده کابل­ها صدمه می زند و آن­ها را دچار خستگی می کند. همچنین اگر به هر علت کابل­ها پاره شوند فشار زیادی به کابل­ها وارد می شود.یکی از این دست مسائل که برای کابل­ها به وجود می آید و باید در طراحی­ها مورد توجه قرار گیرد پدیده گالوپینگ است. گالوپینگ در لغت به معنای تاختن و چهار نعل رفتن اسب است و در اصطلاح فنی به نوسانات غیر خطی بر انگیخته با فرکانس پایین و دامنه نوسان بالا اطلاق می شود که بر روی خطوط انتقال انرژی الکتریکی اتفاق می افتد. چنین پدیده ای در لوله های دراز، تجهیزات مربوط به پرتاب سفینه های فضایی و پل های معلق نیز دیده می شود. این پدیده بیشتر زمانی مشاهده می شود که سطح مقطع کابل بر اثر یخ زدن از حالت تقارن خارج می شود. به همین دلیل این پدیده بیشتر در مناطقی اتفاق می افتد که دارای آب وهوای سرد می باشند وبادهای نسبتا قوی نیز در این مناطق می وزد. در اثر این پدیده نوسان­های با دامنه بالا در خطوط انتقال انرژی الکتریکی بوجود می آید که این مساله خود باعث بروز مشکلات عمده ای می شود.ناتوانی در جلوگیری از پدیده گالوپینگ منجر به خرابی کابل­ها، برخورد هادی با زمین، خرابی ناگهانی سیم­های عایق، سازه های نگهدارنده واجزای برج­ها، شل شدن وبیرون آمدن کمربند برج­ها، خستگی دراجزای برج­های فولادی وخستگی هادی در اثر کشش می شود. همچنین در اثر این پدیده امکان برخورد بین فازها و ایجاد جرقه­هایی بین کابل­ها وجود دارد که این باعث ضعیف شدن و خرابی سیستم تولید توان الکتریکی می شود.به دلیل مخرب بودن این پدیده پژوهش­های تحلیلی و آزمایشگاهی بسیاری در این زمینه انجام شده است. این پدیده حداقل از سال1930 مشاهده شده است و با وجود پژوهش­های بسیار در این زمینه تا کنون مساله مربوط به این پدیده کاملا حل نشده است. شاید یک دلیل برای این موضوع وجود نداشتن یک مدل ساده وجامع برای این پدیده باشد.پدیده گالوپینگ هم در کابل­های تک و هم در کابل­های باندول دوتایی و سه تایی می تواند به وجود آید. استفاده از کابل های باندول شده برای انتقال انرژی الکتریکی بهترین واقتصادی ترین راه حل می باشد. اما مسئله ای که وجود دارد این است که کابل­های باندول شده به دلیل الاستیسته زیاد نسبت به سرعت باد بسیار حساس می باشند و گزارشات نشان می دهد که کابل­های باندول شده بیشتر از هادی های تک دچار پدیده گالوپینگ می شوند. همان­گونه که گفته شد هر گاه سطح مقطع کابل از حالت متقارن خارج شود احتمال رخ دادن پدیده گالوپینگ بیشتر می شود. یخی که بر روی هادی­های باندول شده شکل می گیرد نسبت به یخی که بر روی هادی های تک می­نشیند غیر متقارن تر است بنابراین سطح مقطع هادی­های باندول شده از نظر آیرودینامیکی می تواند ناپایدارتر از هادی­های تک باشد. در هادی­های تک چون کابل سختی کمتری دارد می­تواند حول محور مرکزی خود گردش داشته باشد که در هنگام شکل گیری یخ، این چرخش باعث می شود که یخ حاصله به حالت تقارن نزدیک­تر باشد در حالی که هادی­های باندول شده دارای سختی پیچشی بیشتری هستند که از این چرخش جلوگیری می کند وسبب می شود که یخ به صورت نامتقارن شکل بگیرد.در این پایان نامه شرایطی که برای بوجود آمدن پدیده گالوپینگ لازم است را بصورت تئوری به دست خواهیم آورد. ابتدا در این فصل کارهای قبلی که در این زمینه انجام شده وتئوری­های مختلفی که در مورد این پدیده بیان شده است مورد بررسی قرار می گیرند و مدل­های مختلفی که برای بیان این پدیده ارائه شده است معرفی می گردد.   Gallopingتعداد صفحه : 98قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید