بررسی عددی نشت از لوله‌های فولادی مستغرق در آب با استناد به نتایج آزمایشگاهی لوله‌های غیر مستغرق

Abstract

تاکنون تحقیقات اندکی بر روی تأثیر شرایط محیطی بر دبی خروجی از محل نشت انجام شده است. برخی از این تحقیقات نشان می‌دهند که شرایط محیطی می‌توانند بر دبی نشت تأثیرگذار بوده و در مقابل برخی دیگر تأثیر این شرایط را کاملاً رد می‌کنند. در همین راستا با هدف بررسی تأثیر شرایط محیطی بر دبی نشت، آزمون‌هایی بر روی مجموعه آزمایشگاهی گردشی تحت فشار بالا ساخته ‌شده در دانشکده فنی دانشگاه تهران، انجام شد. آزمون‌ها در حالت تخلیه به هوای آزاد، بر روی یک لوله فولادی به قطر 110 میلی‌متر و با منفذ نشت مدور، در محدوده وسیعی از فشارها تا فشار 50 متر انجام شد. در ادامه با استناد به نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی، مجموعه آزمایش در محیط نرم‌افزار انسیس مدل‌سازی عددی شده و یک مدل ریاضی آشفتگی مناسب برای آن استخراج شد. سپس به کمک تحلیل عددی در حالت مستغرق در آب، به بررسی تأثیر شرایط محیطی بر روی دبی نشت پرداخته شد. نتایج حاصل از این تحقیق، نشان می‌دهد که وجود آب و نوسانات فشار در محل جت مستغرق، بر دبی خروجی از محل نشت تأثیرگذار بوده و مقدار آن را در مقایسه با نشت در حالت تخلیه به هوای آزاد کاهش می‌دهد. بر اساس نتایج حاصل، اثر این کاهش فشار در فشارهای حدود 5 متر، می‌تواند تا حدود 55 درصد بر دبی خروجی از محل نشت در حالت مستغرق نسبت به حالت نشت در هوای آزاد اثرگذار باشد؛ اما در فشارهای بالای 20 متر این اثر ناچیز بوده و به زیر 10 درصد کاهش می‌یابد. البته مقدار این کاهش به تراز ارتفاعی آب روی محل نشت و میزان فشار داخل لوله بستگی دارد. درنهایت رابطه‌ای بین دبی خروجی از محل نشت و فشار داخل مجموعه ارائه شده است.