Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권8호
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pp.1221-1230
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2008
Inflatable rubber dams are used for controlling flood, impounding water for recreations, preventing beach erosions, diverting water for irrigations, and generating hydropower. They are long, flexible, inflated with air, cylindrical structures on a rigid horizontal foundation such as concrete. The dam is modeled as an elastic shell inflated with air. The mechanical behaviors of the inflated dam model were investigated by using the finite element method. The analysis process such as One Way Coupling Fluid-Structure Interaction consists of two steps. First, the influences of the fluid side were investigated, viz, the shape changes of the inflated rubber dam due to the fluid motions was captured when the height of the dam was 30cm with air pressure 0.01MPa, at which the pressure distributions over the surface of the dam were calculated. And next, the structural deformations were calculated using the pressure distributions. The initial inlet velocity for flow field was set to 0.1m/s. The structural deformation behaviors were investigated. The final research goal is to develop a Korean Inflatable Rubber Dam to be used for generating small hydropower.
The effect of galleries on the earthquake behavior of dams should be investigated to obtain more realistic results. Therefore, a roller compacted concrete (RCC) dam with and without galleries are examined under ground motion effects. For this purpose, Cine RCC dam constructed in Aydın, Turkey, is selected in applications. The optimal mesh around galleries is investigated to obtain the most realistic results. Two-dimensional finite element models of Cine RCC dam with and without galleries are prepared by using ANSYS software. Empty and full reservoir conditions were taken into account in the time-history analyses. Hydrodynamic effect of the reservoir water was taken into account considering two-dimensional fluid finite elements based on the Lagrangian approach. It is examined that how principle stresses and displacements change by height and during earthquake. The dam-foundation-reservoir interaction was taken into consideration with contact-target element pairs. The displacements and principle stress components obtained from the linear analyses are compared each other for various cases of reservoir water and galleries. According to numerical analyses, the effect of galleries is clear on the response of RCC dam. Besides, hydrodynamic water effect obviously increases the principle stress components and horizontal displacements of the dam.
A numerical model to analyze dam break flows has been developed based on approximate Riemann solver. The governing equations of the model are the nonlinear shallow-water equations. The governing equations are discretized explicitly by using finite volume method and the numerical flux are reconstructed with weighted averaged flux (WAF) method. The developed model is verified. The first verification problem is about idealized dam break flow on wet and dry beds. The second problem is about experimental data of dam break flow. From the results of the verifications, very good agreements have been observed
A finite dam under $P_{\lambda,;,T}^M-policy$ is considered, where the input of water is formed by a Wiener process subject to random jumps arriving according to a Poisson process. Explicit expression is deduced for the stationary distribution of the level of water. And the long-run average cost per unit time is obtained after assigning costs to the changes of release rate, a reward to each unit of output, and a penalty which is a function of the level of water in the reservoir.
Santillan, D.;Saleteb, E.;Toledob, M.A.;Granados, A.
Computers and Concrete
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제15권1호
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pp.103-126
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2015
Thermal effects are significant loads for assessing concrete dam behaviour during operation. A new methodology to estimate thermal loads on concrete dams taking into account processes which were previously unconsidered, such as: the evaporative cooling, the night radiating cooling or the shades, has been recently reported. The application of this novel approach in combination with a three-dimensional finite element method to solve the heat diffusion equation led to a precise characterization of the thermal field inside the dam. However, that approach may be computationally expensive. This paper proposes the use of a new one-dimensional model based on an explicit finite difference scheme which is improved by means of the reported methodology for computing the heat fluxes through the dam faces. The improved model has been applied to a case study where observations from 21 concrete thermometers and data of climatic variables were available. The results are compared with those from: (a) the original one-dimensional finite difference model, (b) the Stucky-Derron classical one-dimensional analytical solution, and (c) a three-dimensional finite element method. The results of the improved model match well with the observed temperatures, in addition they are similar to those obtained with (c) except in the vicinity of the abutments, although this later is a considerably more complex methodology. The improved model have a better performance than the models (a) and (b), whose results present larger error and bias when compared with the recorded data.
The purpose of this study is to examine the effects of a degree of discretization in the direction of longitudinal dam axis on the results of three dimensional fill dam dynamic analysis. In this study, the three dimensional dynamic analyses of the existing 'H' dam which is modeled with a different degree of discretization were carried out. From these results, the fundamental frequency of the dam and the responses at the dam crest such as acceleration and settlement were compared and analyzed. It was concluded that the size of finite element discretized in the direction of the longitudinal axis mush be smaller than 1/8 of dam length in order to obtain the reasonable fundamental frequency and response of acceleration and mush be smaller than 1/10 in order to obtain the reasonable settlement behaviors from the three dimensional dynamic analysis of the fill dam.
Bayagoob, Khaled H.;Noorzaei, Jamaloddin;Abdulrazeg, Aeid A.;Al-Karni, Awad A.;Jaafar, Mohd Saleh
Structural Engineering and Mechanics
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제36권4호
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pp.401-419
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2010
This paper focuses on the development, verification and application of a three-dimensional nite element code for coupled thermal and structural analysis of roller compacted concrete arch dams. The Ostour Arch dam located on Ghezel-Ozan River, Iran, which was originally designed as conventional concrete arch dam, has been taken for the purpose of verication of the nite element code. In this project, RCC technology has been ascertained as an alternative method to reduce the cost of the project and make it competitive. The thermal analysis has been carried out taking into account the simulation of the sequence of construction, environmental temperature changes, and the wind speed. In addition, the variation of elastic modulus with time has been considered in this investigation using Concard's model. An attempt was made to compare the stresses developed in the dam body five years after the completion of the dam with those of end of the construction. It was seen that there is an increase in the tensile stresses after five years over stresses obtained immediately at the end of construction by 61.3%.
댐 붕괴로 인한 극한홍수가 발생하였을 경우, 홍수경보에 대한 대응시간은 일반적인 홍수의 경우보다 훨씬 짧다. 수치모형은 홍수파의 전파양상을 예측하고, 범람지역, 홍수파 도달시간 그리고 침수심 등에 관한 정보를 제공하는데 있어 강력한 도구가 될 수 있다. 그러나 댐 붕괴로 인한 홍수파의 전파는 불연속 흐름이나 마른하도의 전파를 포함하고 있으므로, 수학적으로 표현하기 어려운 경우가 많다. 그럼에도 불구하고 최근에 유한체적기법을 이용하여 댐 붕괴로 인한 홍수범람을 모의하기 위한 수치모형의 개발이 많이 이루어졌다. 유한체적기법은 적분보존형 방정식을 기본으로 하고 있으므로, 불연속 흐름이나 충격파의 해석에 용이하다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 보존형 천수방정식의 해석을 위해 유한체적기법과 Riemann 근사해법을 이용한 수치모형을 개발하였다. 그리고 예측단계와 수정단계에서 연속방정식과 운동량 방정식의 보존변수 재구성을 위해 수면경사법과 연계한 MUSCL 기법을 적용하여 시간과 공간에서 2차정확도를 얻었다. 개발한 유한체적모형을 2차원 부분적 댐 붕괴 해석 및 삼각형 융기를 가진 하도에 대한 댐 붕괴 해석에 적용하고, 적용결과를 실험자료 및 기존 연구자의 계산결과와 비교하여 개발모형을 검증하였다.
최근, 급속한 컴퓨터 하드웨어의 성능 향상과 전산유체역학 분야의 이론적 발전으로, 고차 정확도의 수치기법들이 계산수리학 분야에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 1차원 천수방정식에 대한 수치 해법으로 TVD Runge-Kutta 불연속 갤러킨(RKDG) 유한요소법을 적용하였다. 대표적인 천이류(transcritical flow)의 예로 순간적인 댐 붕괴에 의한 댐 붕괴류(dam-break flow) 흐름과 지형변화에 의한 천이류를 모의하였다. 리만(Riemann) 근사해법으로 로컬 Lax-Friedrichs (LLF), Roe, HLL 흐름률(flux) 기법을 사용하였고, 불필요한 진동을 제거하기 위하여, 기울기 제한자로서 MUSCL 제한자를 사용하였다. 개발된 모델은 1차원 댐 붕괴류와 천이류에 적용하였다. 수치해석 결과는 해석해, 수리실험 결과와 비교하였다.
한국지진공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring 1998
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pp.163-170
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1998
The influence of the dam-reservoir interaction on the seismic response of dams is studied. The impounded water is assumed to be inviscid and compressible ideal fluid. Material damping is introduce to simulate the energy loss of wave propagation in the water. The irregular region of the impounded water adjacent to the dam is modeled by boundary element method. The regular region extending to infinity is modeled by the transmitting boundary. The dam body is assumed to behave elastically and modeled by finite element method. The coupled equation of motion is obtained by substructure method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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