ارزیابی افت اصطکاک غیرماندگار در جریان گذرا

Abstract

جریان گذرا با کاهش آنی دبی جریان ناشی از بسته شدن سریع شیر یا از کار افتادن پمپ در شبکه­های آبرسانی ایجاد می­شود. جریان گذرا با ایجاد کردن موج­های فشاری زیاد و کم، ممکن است به خطوط لوله آسیب برساند. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی در مطالعات پیشین نشان می­دهد که مدل­های اصطکاک شبه­ماندگار با فرض یکنواخت و یک‌بعدی بودن پروفیل سرعت، قادر به پیش­بینی صحیح فرآیند اتلاف انرژی امواج فشاری نیستند. بنابراین، هدف از این تحقیق، بررسی پروفیل سرعت در مقطع انتهایی لوله برای رسیدن به درک صحیح از جریان گذرا می­باشد. به‌علاوه، این پژوهش با استفاده از روش خطوط مشخصه، توانایی مدل­های اصطکاک غیرماندگار بر پایه­ای شتاب لحظه­ای در پیش­بینی نمودن تاریخچه فشاری حاصل از جریان گذرا را ارزیابی می­کند. به‌منظور رسیدن به این اهداف، از یک خط لوله PVC با قطر داخلی 63 میلی­متر در دو طول مختلف 40 و 80 متر استفاده شده است. همچنین، یک شیر توپی برای ایجاد جریان گذرا در انتهای خط لوله نصب شده است. در مدت زمان عبور جریان گذرا از خط لوله، داده­های پروفیل سرعت و نوسانات فشار دینامیکی توسط دستگاه سرعت‌سنج الکتروسونیک داپلر و ترانسدیوسرهای فشار جمع‌آوری می­شدند. نتایج آزمایش­ها نشان از وجود جریان برگشتی در پروفیل سرعت و گرادیان بزرگ سرعت در نزدیکی جدار لوله می­باشد. به‌علاوه، نتایج نشان داد که مدل­­های تجربی با دو ضریب اصلاحی، تطابق بهتری با نتایج آزمایشگاهی ایجاد می­کند. ترم در مدل­های اصطکاک غیرماندگار بر فاز زمانی امواج فشاری و ترم بر میزان افت امواج مؤثر می­باشد. بعلاوه، ضریب ترم شتاب زمانی <em>k_t</em> در محدوده 0037/0 تا 006/0 متغیر بوده درحالی­که مقدار ضریب ترم شتاب مکانی <em>k_x</em> در محدوده 0325/0 تا 052/0 تغییر می­کند.