digidtyle

يك روش عددي تركيبي متشكل از شبكه عصبي مصنوعي و مدل عددي دوبعدي متوسط گيري شده در عمق براي آبراهه ها

يك روش عددي تركيبي متشكل از شبكه عصبي مصنوعي و مدل عددي دوبعدي متوسط گيري شده در عمق براي آبراهه ها

يك-روش-عددي-تركيبي-متشكل-از-شبكه-عصبي-مصنوعي-و-مدل-عددي-دوبعدي-متوسط-گيري-شده-در-عمق-براي-آبراهه-ها

این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.

چكيده


يك روش عددي تركيبي متشكل از شبكه عصبي مصنوعي و مدل عددي دوبعدي متوسط گيري شده در عمق براي آبراهه¬هاي آبرفتي

به كوشش

سيد محراب اميري


در اين پايان¬نامه يك مدل عددي براي بررسي مورفولوژي آبراهه¬هاي آبرفتي ارائه مي¬شود. براي شكل¬گيري اين مدل عددي در ابتدا معادلات جريان آب كم عمق با استفاده از روش حجم محدود حل مي¬گردد. به اين منظور از الگوي يكنواي بالا دست براي قوانين پايستار براي محاسبه متغيرهاي جريان در مرز سلول و از الگوي عددي مركزي مرتبه اول براي محاسبه شار عددي در مرز سلول  استفاده مي¬شود. براي حفظ پايستاري الگوي عددي روش گراديان سطح به كار گرفته مي¬شود. براي اينكه اين الگوي عددي براي كانالهاي غير منشوري نيز قابل كاربرد باشد، روش سلولهاي برش خورده كارتزين به عنوان بهترين گزينه انتخاب مي-گردد. 
پس از ساختن مدل انتقال رسوب ، معادلات جريان و رسوب با يكديگر تركيب شده و به طور همزمان حل مي-شوند. در اين قسمت براي تخمين بار رسوبي كه بايستي به نحو مناسبي در معادله پيوستگي رسوب قرار داده شود، از يك شبكه عصبي آموزش يافته بهره¬گيري مي¬شود. اين شبكه عصبي كه از نوع پيش خور با الگوريتم يادگيري پس انتشار خطاست، با استفاده از داده¬هاي گردآوري شده، شامل 842 داده آزمايشگاهي و 660 داده ميداني آموزش يافته است. پس از آنكه اين مدل عددي به نحو مقتضي ساخته شد، با انجام برخي آزمونهاي عددي از جمله : مسئله شكست سد يك بعدي بر روي بستر خشك و تر، جريان انتقالي بحراني بر روي بستر ناهموار با شوك و بدون شوك، جريان زير بحراني بر روي بستر ناهموار، شكست سد استوانه¬اي، انتشار يك آشفتگي كوچك، شكست سد بر روي يك كانال با عرض متغير و بستر خشك، مدلسازي جريان در محل تلاقي دو كانال، شبيه سازي حركت تل ماسه (Dune) در جريان يك بعدي ، شبيه سازي حركت تل ماسه در جريان  دو بعدي، تغيير شكل بستر در يك تقاطع¬ آبرفتي، مدلسازي بستر در حضور يك تل مكعب شكل رسوبي، شكست سد بر روي بستر خشك متحرك، مدلسازي فرم بستر و شبيه سازي روند تغييرات كف در يك پيچ 90 درجه، مدل عددي صحت سنجي مي¬شود. نتايج نشان مي¬دهند كه به رغم ملاحظات حاكم بر معادلات آب كم عمق، اين روش عددي امكان شبيه سازي جريانهاي همراه با شوك (همانند شكست سد) را مي¬دهد. همچنين اتخاذ تدابير مناسب باعث مي¬شود كه اين مدل توانايي شبيه سازي جريان در انتقال از  مرز تر به مرز خشك (Wetting- Drying Problems) ، همانند مسئله شكست سد بر بستر خشك را داشته باشد. به علاوه شبكه عصبي مورد استفاده در مدل عددي با كمك محدوده نسبتاً وسيعي از داده¬هاي آزمايشگاهي و ميداني آموزش يافته و به همين دليل توانايي تخمين باربستر را در گستره وسيعي دارد. در واقع استفاده از شبكه عصبي به جاي به كار گيري روشهاي تجربي (كه به تعدادي از آنها در اين تحقيق اشاره شده است) در تركيب با روش حجم محدود براي حل معادلات جريان و رسوب جوابهاي نزديكتري نسبت به جوابهاي تحليلي-تقريبي و يا آزمايشگاهي به دنبال دارد.
واژه¬هاي كليدي: مدل مورفوديناميكي، معادلات آب كم عمق، معادله پيوستگي رسوب، شبكه عصبي مصنوعي

 

فهرست مطالب
صفحه    عنوان

1    فصل اول


2    1-مقدمه

5    1-1-    هدف از انجام تحقيق
7    1-1-    نوآوري تحقيق
8    1-2-    ساختار پايان¬نامه
9    فصل دوم
10    2- مطالعات پيشين 
14    2-1- مطالعات آزمایشگاهی و میدانی
16    2-2- مطالعات عددی
21    2-3- مطالعات انجام گرفته به كمك شبكه¬هاي عصبي مصنوعي
28    فصل سوم
29    3- معادلات حاكم
29    3-1- معادلات جريان
32    3-2- معادله پيوستگي رسوب
34    فصل چهارم
35    4- روش انجام كار

35    4-1- روشهاي عددي براي حل معادلات جريان
36    4-1-1-روش مشخصه ها 
37    4-1-2- روش تفاضل محدود 
38    4-1-3- روش عناصر محدود 
38    4-1-4- روش حجم محدود
39    4-1-4-1- روش حجم محدود براي معادلات جريان

42    4-1-4-1-1- حل¬گر ريمان براي محاسبه شار عددي در مرز سلول

44    4-1-4-1-2- الگوي عددي مركزي مرتبه اول براي محاسبه شار عددي در مرز سلول

47    4-1-4-1-3- الگوي يكنواي بالا دست براي قوانين پايستار

49    4-1-4-1-4- روش گراديان سطح براي در نظر گرفتن اثر جملات چشمه

50    4-1-4-1-5- انتگرالگيري زماني

52    4-1-4-1-6- پايستاري الگوي عددي

56    4-1-4-2- معادلات انتقال رسوب

58    4-1-4-3- شرايط مرزي

72    4-2- شبكه عصبي مصنوعي

75    4-2-1- شبكه¬هاي چند لايه

75    4-2-2- الگوريتم آموزش پس انتشار خطا

79    فصل پنجم
80    5- نتايج و بحث

80    5-1- نتايج حاصل از مدلسازي جريان
81    5-1-1- شكست سد يك بعدي
85    5-1-2-جريان دائم بر بستر ناهموار
86    5-1-2-1-جريان انتقالي – بحراني بدون شوك
86    5-1-2-2- جريان انتقالي – بحراني با شوك
89    5-1-2-3-جريان زير بحراني
90    5-1-3- شكست سد استوانه¬اي
95    5-1-4- انتشار آشفتگي كوچك
96    5-1-4-1- انتشار آشفتگي كوچك-بررسي پايستاري الگوي عددي
97    5-1-4-2- انتشار آشفتگي كوچك-بررسي نحوه بخش آشفتگي
100    5-1-5- شكست سد بر روي يك كانال با عرض متغير و بستر خشك
104    5-1-6- مدلسازي جريان در محل تقاطع دو كانال
107    5-2- نتايج حاصل از شبكه عصبي مصنوعي
115    5-3- نتايج مدل عددي در انتقال رسوب
116    5-3-1- شبيه سازي حركت Dune در جريان يك بعدي
119    5-3-2- شبيه سازي حركت Dune در جريان دو بعدي
122    5-3-3- تغيير شكل بستر در يك تقاطع آبرفتي
125    5-3-4- مدلسازي بستر در مواجهه با يك تل مكعب شكل رسوبي
130    5-3-5- شكست سد بر روي بستر خشك متحرك
134    5-3-6-شبيه سازي فرم بستر
137    5-3-7- شبيه سازي روند تغييرات بستر رسوبي در يك پيچ 90 درجه
141    فصل ششم
142    6- نتيجه گيري و پيشنهادات
142    6-1- نتيجه گيري
144    6-2- پيشنهادات
145    پيوست الف : فهرست برخي مطالعات آزمايشگاهي و ميداني در زمينه انتقال رسوب
147    منابع
 


فهرست جدول¬ها
عنوان     صفحه
جدول (2-1) عوامل موثر در ظرفيت انتقال رسوب    10
جدول (4-1) دامنه تغييرات پارامترهاي استفاده شده براي آموزش و آزمون شبكه عصبي    77
جدول (5-1) مقايسه نتايج حاصل از  الگوي عددي ارائه شده در اين تحقيق، الگوي عددي (BGK) و روش  LeVeque    96
جدول (5-2) تاثير افزايش تعداد نرونهاي لايه پنهان بر روي ضريب همبستگي    108
جدول (5-3) ميزان زاويه پخش تخمين زده شده به وسيله روابط تجربي مختلف    122
جدول (5-4) حداكثر ميزان عمق كف كني و حداكثر مقدار ارتفاع رسوبگذاري تخمين زده شده به وسيله روابط تجربي مختلف    125
جدول (5-5) محاسبه ارتفاع Dune و طول Dune با به كار گيري روشهاي تجربي    137
جدول (پ1) فهرست برخي مطالعات آزمايشگاهي معروف بر روي پديده انتقال رسوب    145
جدول (پ2)  فهرست برخي مطالعات ميداني معروف در زمينه انتقال رسوب 
    146
 


فهرست شكل¬ها
صفحه    عنوان 
3    شكل (1-1) مقياسهاي مختلف قابل بررسي در بحث انتقال رسوب
4    شكل (1-2) تقابل جريان، رسوب و گياهان در رودخانه  
11    شكل (2-1) روشهاي مختلف انتقال رسوب
12    شکل (2-2) نمودار شيلدز
22    شكل (2-3) يك شبكه عصبي واقعي   
23    شكل (2-4) شبيه سازي شبكه عصبي 
23    شكل (2-5) شبكه عصبي مصنوعي
30    شكل (3-1) متغيرهاي جريان در معادلات آب كم عمق
42    شكل (4-1) ابعاد حجم كنترل
46    شکل (4-2) مجموعه¬ي شار هاي عددي به عنوان ترکيبي از شار لکس- فردريش (LF) و شار لکس- وندروف (LW)
50    شكل (4-3) رابطه h و η و zb
59    شکل (4-4) روش سلول برش خورده كارتزين و جداسازي مرز جامد و سيال
59    شکل (4-5) انواع سلولهاي محاسباتي: (a) سلول محاسباتي سيال، (b) سلول محاسباتي جامد و سيال، (c) سلول محاسباتي جامد
61    شکل (4-6) مرز بين سلولي و سلوهاي همسايه با سلول محاسباتي (i, j)
62    شکل (4-7) يافتن نقاط برخورد مرز جامد و سيال
63    شکل (4-8) انواع سلولهاي برش خورده با زاويه خط برش دهنده در محدوده (0°,90°]
64    شکل (4-9) انواع سلولهاي برش خورده با زاويه خط برش دهنده در محدوده (90°,180°]
64

توجه : فایل بالا دارای پشتیبانی و امکان پیگیری است که با کلیک بر روی (دریافت فایل) نمایش داده خواهد شد

با تشکر از انتخاب شما