یکی از ساز ه های ضروری در تأسیسات صنعتی و سیستم های انتقال آب مخازن می باشند. مخازن با توجه به اهداف کاربردی آ ن ها، به صورت زمینی، هوایی، مدفون و یا نیمه مدفون ساخته می شوند. مخازن برای ذخیره ی مواد مختلفی مانند آب، نفت، نیتروژن، گازهای فشار بالا و بنزین استفاده می شوند. عمدتاً مخازن در دو فرم مستطیلی و استوانه ای ساخته می شوند. برای ذخیره ی آب از مخازن بتنی استفاده می شود. این مخازن برای اهداف مختلفی همچون ذخیره، تأمین فشار و آرام کننده ی جریان سیال استفاده می شوند. آسیب مخازن می تواند خسارت های مالی و حتی انسانی به همراه داشته باشد. همچنین لزوم تأمین آب برای جامعه ی زلزله زده پس از وقوع زمین لرزه، اهمیت بررسی عملکرد مخازن را در هنگام زلزله برای حفظ کاربری آن ها نشان می دهد. به دلیل استفاده گسترده از مخازن و همچنین آسیب پذیری آن ها در برابر زمین لرزه، آسیب های قابل توجهی در مخازن به هنگام زمین لرزه های پیشین مشاهده شده است. این آسیب ها گاهی باعث از دست رفتن کامل کاربری مخزن و از بین رفتن سیال ذخیره شده در آن می شود. برخی دیگر از آسیب ها باعث از دست رفتن کامل حجم محتویات مخزن نمی شود و می توان با صرف هزینه ای آن ها را بازسازی نمود. در این تحقیق رفتار دینامیکی مخازن بتنی استوانه ای آب مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای موثر در پاسخ دینامیکی مخازن همچون اثر صلبیت دیواره، اثر گیرداری اتصال کف، اثر شتاب قائم زمین و نسبت ارتفاع به قطر مخازن مورد ارزیابی قرار گرفته اند. همچنین به منظور بررسی آسیب پذیری این مخازن، منحنی های آسیب پذیری لرزه ای برای سه نوع مخزن با نسبت ارتفاع به قطر متناظر با 75/0، 5/0 و 25/0 ارائه شده است. علاوه بر این، اثر درصد پر شدگی مخازن در منحنی های آسیب پذیری لرزه ای با در نظر گرفتن سه حجم ذخیره ی مختلف برای یکی از مخازن بررسی شده است. طراحی این مخازن با استفاده از آیین نامه ی aci 350.3 انجام گردید، سپس به منظور تحلیل دینامیکی مخازن از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. در ساخت مدل مخازن فرض شده که مخازن بر روی فونداسیون صلب قرار گرفته اند. یکی از مهم ترین مسائل در طراحی مخازن بتنی آب کنترل عرض ترک برای جلوگیری از نشت سیال و همچنین خوردگی آرماتورها در اثر تماس با سیال می باشد. علاوه بر این آگاهی از میزان ارتفاع آب ایجاد شده در اثر تلاطم سطح آب، به منظور در نظر گیری فاصله ی آزاد سطح آب تا سقف مخزن حائز اهمیت می باشد. از این رو در این مطالعه منحنی های آسیب بر مبنای عرض ترک بحرانی، ظرفیت خمشی مقطع دیوار و سر ریز سیال درون مخزن ارائه گردید. یکی از موارد مهم در خصوص رفتار دینامیکی مخازن مدور که به طور کافی در تحقیقات گذشته مورد بررسی قرار نگرفته است، اثر توأم شتاب افقی و قائم زمین در زلزله می باشد. نتایج تحلیل های عددی نشان داد که افزایش انعطاف پذیری مخازن اثر قابل توجهی بر سیال و به خصوص دیواره ی مخزن دارد. همچنین استفاده از اتصال مفصلی به جای اتصال گیردار در کف مخازن به شکل قابل توجهی حداکثر لنگر خمشی ایجاد شده در دیواره ی مخازن را کاهش می دهد. بر اساس نتایج عددی مشخص شد که باید اثر شتاب قائم زمین در طراحی مخازن با نسبت ارتفاع به قطر بالا، در نظر گرفته شود. همچنین منحنی های آسـیب پذیری لرزه ای برای وقوع ترک بحرانی و سر ریز سیال درون مخزن نشان داد که نسبت ارتفاع به قطر در مخازن و همچنین درصد پر شدگی آن ها دو عدم قطعیت مهم در پیش بینی آسیب پذیر مخازن بتنی استوانه ای می باشند.

پوشش محافظ سونار کامپوزیتی بر روی کشتی های سطحی و زیر دریایی ساخته و استفاده می شود. این پوشش محافظ گنبدی شکل، جریانی آرام تولید و از آسیب ضربه به سونار جلو گیری می کند. پوشش محافظ سونار شناور دریایی همیشه از نظر ویژگی آکوستیکی و همچنین، استحکام لازم مورد توجه بوده است. در ایران نیز مانند کشور های پیشرفته جهان برای تولید سازه ای با این دو ویژگی به سراغ مواد کامپوزیتی به جای مواد فولادی رایج رفته اند. در این پژوهش چگونگی مدل سازی جریان رزین و پارامتر های موثر بر آن در فرآیند قالب گیری تزریق رزین تحت خلأ بررسی و تحلیل می شود. این فرآیند جهت ساخت سازه پوشش محافظ سونار کامپوزیتی انتخاب شده است. پُرشدن کامل قالب با آغشته سازی مناسب الیاف مسئله ای ضروری در قالب گیری تزریق رزین در خلأ می باشد. نتیجه نقص در آغشته سازی الیاف، قطعه معیوب و صرف هزینه اضافی است. به علت ناتوانی در شبیه سازی این فرآیند، تولید کنندگان بیشتر به استفاده از روش های سنتی دستی تمایل دارند. در روش های سنتی، به دلیل مصرف بالای رزین، آلودگی های ایجاد شده از طریق تبخیر رزین بالا بوده و استحکام محصول نهایی پایین می آید. بنابراین، شبیه سازی جریان رزین از میان الیاف، گامی مهم برای حصول اطمینان از فرآیند پر شدن قالب قبل از ژل(سفت) شدن رزین می باشد. به این منظور فرآیند تزریق رزین تحت خلأ، معادلات حاکم بر مدل سازی جریان رزین و پارامترهای مربوطه بررسی گردید. در این راستا، ابتدا تغییرات پارامتر های نفوذپذیری، تخلخل نسبت به فشار سه مدل الیاف شیشه توسط آزمایش اندازه گیری شده و نتایج حاصل در تحلیل های نرم افزاری مورد استفاده قرارگرفته است. در طی فرآیند vartm، تغییرات سرعت جبهه جریان نشان می دهد که مقدار ضخامت الیاف، تخلخل و نفوذپذیری ناحیه آغشته شده با گرادیان فشار تغییر می کند. تخلخل الیاف، با افزایش فشار کاهش می یابد که تحت تأثیر تراکم لایه های الیاف به صورت موضعی، با گرادیان فشار است. نفوذپذیری نسبت به فشار جریان و فشار تراکم تغییر می کند که با افزایش فشار جریان، میزان نفوذپذیری افزایش و با افزایش فشار تراکم نفوذپذیری کاهش می یابد. تأثیر فشار تراکم بر میزان نفوذپذیری بیشتر بوده و به طور کلی با افزایش فشار تراکم و فشار جریان، نفوذپذیری کاهش می یابد. فرآیند برای نمونه هایی ساده، توسط نرم افزار رایانه ای fluent شبیه سازی و جهت صحت سنجی نتایج نرم افزار با تست های عملی انجام گرفته، مقایسه گردیده است. این مقایسه نشان دهنده حدود 10 تا 20 درصد خطای شبیه سازی می باشد. خطای اندازه گیری پارامتر ها، در نظر نگرفتن تغییرات ضخامت طی شبیه سازی و خطای نرم افزار از جمله علت های خطا در شبیه سازی حدس زده می شود. در نهایت نیز با سعی و خطای نرم افزاری، استراتژی بهینه تزریق رزین مورد نیاز جهت ساخت پوشش محافظ سونار کامپوزیتی تعیین شده است.

در اعماق دریا به دلیل فشار هیدرواستاتیک بالا تا قبل از سال 1960 از فولاد به عنوان ماده ی سازه های مختلف استفاده می شد. برای رفع مشکلات ناشی از استفاده از فولاد مانند افزایش وزن و سختی در تولید، مواد مختلف دیگری چون آلومینیوم، تیتانیوم و کامپوزیت به عنوان مواد جایگزین پیشنهاد شدند. در این تحقیق به بررسی تحلیل تنش، شکست و کمانش پوسته ی کامپوزیتی لایه ای بدنه ی فشار پرداخته می شود. در فصل اول پس از بررسی تاریخچه ی تحلیل تنش و شکست پوسته های کامپوزیتی به صورت جداگانه تاریخچه ی تحلیل کمانش پوسته ی استوانه ای و کروی و تاریخچه روش های پیچش بیان گردیده است. در فصل دوم مواد کامپوزیتی معرفی و دسته بندی شده و ضمن بیان مزایای استفاده از این مواد نسبت به مواد دیگر، منحنی تنش کرنش این مواد تشریح و به کاربرد آن در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، هوافضا و دریایی اشاره شده است. پس از آن، روش های ساخت مواد کامپوزیت اجمالا معرفی و در نهایت روابط تنش-کرنش مواد کامپوزیتی ارائه گردیده است. در فصل سوم با عنوان رشته پیچی به معرفی این روش در ساخت مواد کامپوزیتی پرداخته شده و انواع ماشین های رشته پیچی و فرآیند تولید معرفی گردیده اند. پس از آن الگوهای مختلف پیچش معرفی شده و معادلات الگوهای پیچش ژئودزیک، ایزوتنسوید و صفحه ای ارائه شده است. در فصل چهارم تئوری های مختلف شکست تبیین شده و تئوری شکست پاک به عنوان بهترین معیار جهت شناسایی شروع شکست معرفی و انتخاب می گردد. در ادامه معادلات این معیار استخراج شده است. در فصل پنجم بدنه های فشار رشته پیچی شده با الگوهای ژئودزیک و صفحه ای در نرم افزار المان محدود شبیه سازی شده اند. در شبیه سازی از برنامه نویسی به زبان پایتون جهت دقت بیشتر در مدل سازی تغییرات زاویه و ضخامت استفاده شده است. در این فصل تاثیر پارامتر زاویه ی پیچش و نسبت منظری بر استحکام بدنه ی فشار بررسی گردیده و پیچش ژئودزیک با نسبت منظری 1.2 و زاویه ی پیچش 45 درجه به عنوان بهترین بدنه ی فشار انتخاب گردیده است. پس از آن برنامه ی نوشته شده جهت شناسایی شروع شکست بنابر معادلات پاک مورد صحت سنجی قرار گرفته و شکست بدنه ی فشار بهینه با این معیار مورد تحلیل قرار گرفت.

سرریزها سازه های هیدرولیکی هستند که، برای عبور سیلاب، تنظیم سطح آب و اندازه گیری دبی جریان به صورت گسترده در سیستمهای انتقال آب و کانالهای آبیاری و زهکشی مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از انواع سرریزها، سرریز لبه تیز زاویه دار می باشد. این نوع سرریز با طولی بیش از عرض کانال به صورت مورب نسبت به جهت جریان در کانال قرار می گیرد. در این وضعیت طول آستانه تاج سرریز افزایش می یابد و در نتیجه ظرفیت آبگذری سرریز نسبت به سرریز لبه تیز عمود بر جهت جریان افزایش می یابد. با توجه به آنکه مطالعات پیشین دربرگیرنده زوایای محدود از 0 تا 64 درجه و مقادیر پائین نسبت هد به ارتفاع سرریز زاویه دار (کمتر یا برابر 2/0) بوده است، در این تحقیق زوایای بیشتر (0 تا 80 درجه) و مقادیر بالاتر نسبت هد به ارتفاع سرریز تا 75/0 مورد بررسی قرار گرفته است. در این پایان نامه با مدلسازی آزمایشگاهی جریان در سرریزهای زاویه دار، به بررسی ضریب دبی جریان در دو حالت آزاد و مستغرق، طول موثر تاج سرریز و آستانه استغراق پرداخته شده است. در ادامه استفاده از صفحات مستغرق هادی جریان و صفحات مورب در بالادست سرریز، به عنوان راهکارهایی جهت بهینه سازی ضریب دبی عبوری از سرریزهای زاویه دار ارائه گردیده است. صفحات هادی و مورب با افزایش طول موثر تاج و ضریب دبی جریان عبوری از سرریز، راندمان این نوع سرریزها را افزایش می دهند. بررسیها نشان می دهد که با استفاده از صفحات هادی می توان طول موثر تاج سرریز زاویه دار را تا حدود 15 درصد و در صورت استفاده از صفحات مورب می توان این میزان را تا حدود 20 درصد افزایش داد. همچنین تأثیر صفحات هادی در بهبود ضریب دبی جریان در حدود 20 درصد و تأثیر صفحات مورب بر افزایش ضریب دبی جریان در حالت آزاد حدود 25 درصد می باشد.

جریانهای متغیر مکانی از جمله ی مسائل هیدرولیکی مهمی هستند که، در شاخه های مختلف منابع آب و سازه های هیدرولیکی، آبرسانی و محیط زیست مطرح می باشند. این نوع جریانها به دو دسته جریان متغیر مکانی با افزایش دبی و جریان متغیر مکانی با کاهش دبی تقسیم می شوند. جریان متغیر مکانی با کاهش دبی معمولاً برای عبور دبی اضافی و احیاناً برای خروج رسوبات و مواد معلق از کانال اصلی مورد استفاده قرار می گیرد. انتقال آب توسط سازه ای به نام سرریز کناری که در کناره کانال و به موازات آن تعبیه می شود، صورت می پذیرد. سر ریزهای جانبی از انواع سازه های هیدرولیکی می باشند، که با اهداف مختلف در سیستمهای انتقال آب بکار گرفته می شوند. یکی از موارد کاربرد سرریزهای جانبی کنترل دبی و انحراف سیلاب و دبی مازاد در رودخانه ها و کانالهاست. تحقیقات و مطالعات صورت گرفته در خصوص سرریزهای جانبی تا کنون، بیشتر به مشخصات هیدرولیکی سرریز معطوف بوده است. مطالعه تاریخچه سرریزهای جانبی نشان می دهد که محققین با گذشت زمان به دنبال بهبود عملکرد سرریز بوده اند، بررسی و مطالعه کاربرد سرریزهای مایل و منقاری به عنوان سرریز جانبی را می توان از جمله این اقدامات دانست. در این راستا در این تحقیق به مطالعه جامع تر ویژگیهای هیدرولیکی سرریزهای کناری ساده و منقاری پرداخته شده است. در ادامه با تغییر وضعیت هیدرولیکی جریان ورودی به ناحیه عمل سرریز کناری، با استفاده از گروه شمع و صفحات مستغرق و ایجاد مومنتوم اضافی در راستای عبور جریان از روی سرریز کناری، عملکرد سرریز جانبی بهبود بخشیده شده است. در این تحقیق ابتدا به بررسی هیدرولیک جریان در سرریز های جانبی ساده و منقاری در دو حالت سرریز جانبی با حضور و عدم حضور صفحات هادی و گروه شمع پرداخته شده و تأثیر پارامتر های بی بعد حاصل از آنالیز ابعادی بر ضریب دبی جریان در دو حالت با حضور و عدم حضور صفحات هادی و گروه شمع مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت نتایج تأثیر صفحات هادی و گروه شمع در ضریب دبی و دبی عبوری از سرریز جانبی و پروفیل سطح آب ارائه گردیده است. بررسی نتایج نشان می دهد که، استفاده از صفحات هادی و گروه شمع می تواند بطور متوسط 10الی30 درصد، ضریب دبی سرریزهای جانبی ساده و منقاری را افزایش می دهد.