مدلسازی جریان گذرا در لوله های ویسکوالاستیک و تعیین پارامترهای بهینه بر پایه داده های تجربی

پدیده های گذرا، به ویژه ضربه قوچ، از چالش های اساسی در سیستم های انتقال سیالات هستند که به دلیل نوسانات شدید فشار، موجب آسیب به شبکه آبرسانی می شوند. در این پژوهش، رفتار جریان گذرا با در نظر گرفتن همزمان اثرات ویسکوالاستیسیته و اصطکاک ناپایا مدل سازی شد. با توجه به کارایی مدل «کلوین-ویت» در توصیف رفتار لوله های پلاستیکی، این مدل در محیط نرم افزار متلب پیاده سازی و با داده های تجربی کالیبره شد. نوآوری این مطالعه ارائه یک چارچوب بهینه سازی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای کالیبراسیون همزمان پارامترهای ویسکوالاستیک شامل ضرایب θ، α، خزش (J)، زمان تاخیر (τ)، سرعت موج (a) و تعداد المان های فنر و میراگر است. نتایج نشان داد که این مدل با دستیابی به مقادیر پایین RMSE (۲۳۲۰/۰ و۴۳۱۵/۰ برای دبی های ۰۶/۱ و ۲ لیتر بر ثانیه)، دقت بالایی در بازتولید رفتار جریان گذرا دارد. تحلیل ها نشان داد که افزایش ضرایب α و خزش، انطباق نتایج عددی با داده های تجربی را بهبود می بخشد. بر اساس تحلیل اندرکنش پارامترها، مقدار بهینه ی پارامتر تطبیقی θ و ویژگی های المان های فنر و میراگر در دبی های مورد مطالعه، به ترتیب برابر با ۸/۰ و ۲ واحد تعیین گردید. همچنین پارامتر «زمان تاخیر» حساسیت بالایی به تغییرات دبی نشان داد؛ به طوری که با افزایش دبی از ۰۶/۱ به ۲ لیتر بر ثانیه، مقدار بهینه ی آن از ۴۵۴/۰ به ۹۵۹/۰ ثانیه افزایش یافت. در نهایت، مشخص شد که تعیین دقیق زمان سیکل و انتخاب تعداد بهینه ی المان های فنر و میراگر، نقشی تعیین کننده در افزایش دقت و قابلیت اطمینان مدل سازی ایفا می کند.

کلیدواژه ها:

جریان گذرا ، ضربه قوچ ، لوله ویسکوالاستیک ، کلوین-ویت ، زمان تاخیر