شبیه‌سازی عددی ضربه قوچ ناشی از بستن سریع شیر در سیالات مختلف

Abstract

در این مقاله، ضربه قوچ ناشی از بستن سریع شیر در یک خط لوله با استفاده از حل عددی معادلات پیوستگی و اندازه حرکت شبیه‌سازی شده است. شبیه‌سازی برای یک روغن با لزجت زیاد و برای آب انجام شده است. رژیم اولیه در جریان آب آشفته و در جریان روغن، آرام بوده است. نتایج به‌دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و برای هر دو جریان، تطابق خوبی میان نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی در زمان‌های مختلف به دست آمده است. کانتورهای سرعت سیال در زمان‌های مختلف، دو ناحیه با رفتار متفاوت را در جریان گذرا نشان داده است. ناحیه مجاور جداره لوله و ناحیه محور لوله. در ناحیه مجاور لوله تاثیرات لزجت سیال غالب بوده، گرادیان‌های سرعت بزرگتر است و تغییرات سرعت سریعتر رخ می‌دهد. در حالیکه ناحیه محور لوله تحت تاثیر نیروهای اینرسی سیال است. با کاهش لزجت و افزایش عدد رینولدز، ناحیه محور لوله بزرگتر می‌شود. همچنین مطالعه پارامتری انجام شده و تأثیر پارامترهای مختلف بر شدت ضربه قوچ مطالعه شده است. نتایج به‌دست آمده نشان داده که می‌توان با کاهش ضخامت و طول لوله، کاهش دبی جریان، و یا استفاده از لوله با مدول الاستیسیته کمتر، شدت ضربه قوچ را به میزان قابل توجهی کاهش داد. به‌طور مثال با کاهش طول لوله از 60 متر به 18 متر، شدت ضربه قوچ 11 درصد کاهش می‌یابد.