تحلیل جریان غیرماندگار سریع در خطوط لوله توسط مدل اصطکاکی غیرماندگار

تحلیل جریان­های غیرماندگار سریع از این جهت که منجر به جلوگیری از وارد شدن خسارات شدید به سیستم آبرسانی می­شود دارای اهمیت فراوان است. در تحلیلهای رایج فرض بر این است که ارتباط تنش برشی جداره با سرعت متوسط در سطح مقطع لوله در حالت غیرماندگار همانند حالت ماندگار است و روابط بیانکننده تنش برشی جداره مانند رابطه دارسی- ویسباخ یا هیزن- ویلیامز در هرگام زمانی از جریان غیرماندگار نیز صادق می­باشد. این در حالی است که در تحلیل جریان­های غیرماندگار سریع مانند ضربه­قوچ، روابط تنش برشی جداره در حالت ماندگار نامعتبر است چرا که افت ناشی از اصطکاک را کمتر از مقدار واقعی پیش­بینی می­کند. لذا در این تحقیق ابتدا طی مدل­سازی آزمایشگاهی، پدیده جریان غیرماندگار سریع بر روی یک سیستم مخزن، لوله و شیر مورد بررسی قرار گرفت که لوله آن از جنس پلی­اتیلن به قطر ۶۳ میلی­متر و با ۳ طول ۳۲، ۴۷ و ۸۰ متر می­باشد. هر طول لوله با ۳ دبی مختلف و بستن سریع شیر در حضور مخزن تامین بار آبی با ارتفاع استاتیکی تراز آب ۵ متر مورد آزمایش قرار گرفته است. این شرایط هیدرولیکی فوق توسط مدلی کامپیوتری که با زبان برنامه­نویسی MATLAB کدنویسی شده است شبیه­سازی و نتایج آن با داده­های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. این برنامه قادر است جریان غیرماندگار سریع را به­کمک مدل­های اصطکاکی شبه­ماندگار و غیرماندگار شبیه­سازی نماید. نتایج نشان دهنده آن است که مدل به خوبی قادر است داده­های آزمایشگاهی را شبیه­سازی نماید و مدل­های اصطکاکی غیرماندگار (۰۵۲۹/۰RMSE=) و شبه­ماندگار (۰۸۵۸/۰RMSE=) به­ترتیب عملکرد بهتری را در تخمین جریان غیرماندگار سریع از خود نشان می­دهند. همچنین امواج فشاری آزمایشگاهی، شبیه­سازی شده با مدل اصطکاکی غیرماندگار و مدل اصطکاکی شبه­ماندگار روند میرایی سریع­تری داشتند.

کلیدواژه ها:

افت غیرماندگار ، جریان غیرماندگار سریع ، خطوط انتقال آب ، مدل های اصطکاکی