بررسی عملکرد مخازن موج‌گیر ساده و تفاضلی در کنترل امواج فشاری ضربه قوچ

Abstract

ضربه‌ی قوچ یکی از پدیده‌های مخرب هیدرودینامیکی است که در بیشتر ایستگاه‌های پمپاژ، خطوط انتقال آب و نیروگاه‌های برق‌آبی ایجاد می‌شود. نظر به آثار مخرب پدیده‌ی مذکور بر روی خطوط انتقال آب و تأسیسات برق‌آبی، درنظر گرفتن نوسان‌های پارامترهای مختلف نظیر سرعت و فشار می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌یی در طراحی ایمن خطوط انتقال آب داشته باشد. یکی از روش‌های کنترل نوسان‌های ذکرشده در هنگام وقوع پدیده‌ی ضربه‌ی قوچ، احداث مخزن موج‌گیر در مسیر انتقال است. در پژوهش حاضر، ضمن تشریح عملکرد انواع مخازن موج‌گیر و نقش آن‌ها در تعدیل فشارهای مثبت و منفی خطوط انتقال نیروگاه برق‌آبی، دو نوع مخزن‌گیر ساده و تفاضلی روزنه‌دار انتخاب و تأثیر هر کدام در تغییرات فشار و سرعت در طول خط لوله‌ی انتقال بررسی شده است. برای تحلیل معادلات حاکم بر پدیده، از روش تفاضل محدود استفاده شده و گسسته‌سازی معادلات و حل آن‌ها در نرم‌افزار مطلب انجام شده است. نتایج به‌دست آمده از تحلیل عددی نشان داده است که مخزن موج‌گیر تفاضلی می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌یی در استهلاک انرژی و کاهش نوسان‌های تراز آب مخزن داشته باشد که این تأثیر موجب کاهش ۴۰ درصدی ابعاد مخزن تفاضلی نسبت به مخزن ساده شده است. به لحاظ کنترل نوسان‌های فشار نیز مخزن موج‌گیر تفاضلی به مراتب عملکرد بهتری نسبت به مخزن ساده داشته است.