بررسی احتمالاتی وقوع کاویتاسیون روی سرریز نیلوفری با کمک مدل سازی عددی و روش سطح پاسخ

تخمین آسیب کاویتاسیون بر روی سرریزهای نیلوفری به دلیل عدم قطعیت‌های موثر بر ایجاد خلازایی مانند سرعت بالا و فشار منفی جریان دارای اهمیت زیادی می باشد. در این تحقیق ارزیابی قابلیت اطمینان آسیب کاویتاسیون بر روی نقاط مختلف سرریز نیلوفری سد هراز در کشور ایران با در نظر گرفتن عدم قطعیت های مدل بررسی شد. با توجه به عدم وجود تابع حالت حدی صریح در تعیین قابلیت اطمینان کاویتاسیون، ابتدا با استفاده از روش لاتین هایپر کیوب ، 35 شبیه‌سازی با کمک آزمون شاپیرو-ویلک بر مبنای مشخصات آماری و توزیع احتمالاتی عدم قطعیت ها با در نظرگرفتن همبستگی بین آن ها، تولید می شود و با انجام آنالیزهای مدل عددی ansys fluent-3d  پاسخ کاویتاسیون برای نمونه های تولیدی بدست می آید و تابع حالت حدی ضمنی برای 4 نقطه بحرانی بر روی سرریز نیلوفری ایجاد می شود. برای تولید تابع حالت حدی صریح از روش سطح پاسخ استفاده شد و سپس با به کارگیری روش های مرتبه اول، مرتبه دوم قابلیت اطمینان و روش مونت کارلو، قابلیت اطمینان آسیب کاویتاسیون تخمین زده می شود. نتایج نشان می دهند که با استفاده از روش سطح پاسخ می توان احتمال خرابی کاویتاسیون بر روی سرریز نیلوفری را با خطای ناچیز و دقت قابل قبول تخمین زد.

probabilistic investigation of cavitation occurrence on morning-glory spillways using numerical modeling and response surface method

estimating the cavitation damage to morning-glory spillways is quite important due to the uncertainties that affect cavitation (e.g., high velocity, negative flow pressure, etc.). this paper aims to develop the model uncertainties to address the reliability assessment of the cavitation damage to different points of the haraz dam morning-glory spillway in iran. as an explicit limit state function was lacking to determine the cavitation reliability, 35 samples were produced based on the statistical features, probability distribution and inter-correlation of the uncertainties. using the latin hypercube simulation (lhs) method and shapiro-wilk test, the cavitation response was found for them through the ansys fluent-3d numerical model analyses, and the implicit lsf was created for 4 critical points on the morning-glory spillway. to do so, the response surface method (rsm) was utilized to generate the explicit lsf and the reliability of the cavitation damage was estimated using the monte carlo and first and second order reliability methods. the obtained results show that p4, with pf > 80%, is the most critical overflow point whereas the lowest rmse is between sorm and mcs method.