عنوان پایان‌نامه
تحلیل عددی جریان گذرای سریع سه بعدی در لوله های ویسکو الاستیک با در نظر گرفتن اثر متقابل سازه و سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3157;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72511
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- مسعود مروارید
- استاد راهنما
- علیرضا ریاسی, مجتبی حقیقی یزدی
- چکیده
- مطالعه پدیده چکش‌آبی تا کنون وابستگی شدیدی به معادلات مشخصه داشته‌است. به همین جهت در این پایان نامه کوشیده شده‌است تا اغتشاشات به‌وجود آمده در جریان چکش آبی و نحوه تغییرات آن در طی زمان با در نظر گرفتن اثر متقابل سیال و جداره لوله به کمک نرم افزار کامسول مدل‌سازی شود. همچنین با توجه به کاربرد فراوان لوله‌های پلی اتیلن بررسی اثر جنس جداره لوله‌ها بر پدیده چکش آبی ضروری است. به همین جهت به مقایسه این پدیده در لوله‌های مسی با خاصیت الاستیک و لوله‌های پلی اتیلن با خاصیت ویسکوالاستیک پرداخته شده است. با توجه به تقارن جریان داخل لوله مستقیم، تحلیل عددی به صورت متقارن محوری انجام گرفته‌است. رویکرد جدیدی که در این پایان نامه به کار گرفته شده‌است بر مبنای حل همزمان معادلات ناویراستوکس در حوزه سیال و معادلات تعادلی و تنش-کرنش در حوزه جامد به روش اویلری-لاگرانژی اختیاری است. تغییرات فشار در پشت شیر با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده‌است. همچنین نحوه تغییر و توزیع پارامترهایی چون پروفیل سرعت، فشار، تنش‌های جداره لوله در طی زمان بررسی شده‌است. جریان‌های برگشتی در کنار دیواره برای جریان چکش آبی آرام و آشفته به وضوح قابل مشاهده هستند و همچنین روش اتخاذ شده امکان مطالعه بر روی میزان جابجایی لوله و تنش‌های وارده به لوله را نیز فراهم کرده‌است. مهم‌ترین اثر جداره ویسکوالاستیک بر روی میرایی امواج فشاری است سرعت اولیه انتشار امواج فشاری از 1319 در لوله الاستیک آزمایش برگانت به 395 متر بر ثانیه در آزمایش کواس کاهش می‌یابد. در حالی‌که تنش برشی دیواره عامل میرایی نوسانات فشاری در پدیده چکش آبی خوانده می‌شود در لوله‌های ویسکوالاستیک اثرگذاری کمتری دارد. کلمات کلیدی: جریان گذرا، چکش آبی، اثر متقابل سازه و سیال، ویسکوالاستیک
- Abstract
- Up to now, characteristic method is the main approach in the numerical water hammer investigations. In this study a new approach is presented to investigate transient flows by considering fluid-structure interaction in COMSOL Multiphysic software. Also, by considering widely using of PE pipe, studying the side-effect of pipe material on the flow field of water hammer is necessary. As this purpose, the flow pattern in the elastic material like copper pipeline and viscoelastic material like polyethylene pipeline is compared together. For numerical study, 3D axisymmetric is compatible for the fluid flow in the straight pipeline. Navier-Stokes equations in fluid part and constructive equation in solid part are solved fully coupled with ALE method. Transient pressures behind the valve and mid-pipe of viscoelastic and elastic pipe are compared to the experimental result. Also, transient velocity profile, stress distribution are investigated. In this approach, backflow near the wall and pipe displacement can be detected. The most important effect of viscoelastic structure refers to pressure attenuation as the wave speed in elastic pipe of Bergant experiment is 1319 m/s, and it decreases to 395 m /s in viscoelastic pipe of Covas experiment. Pressure attenuation in water hammer phenomenon caused by the wall shear stress has less effect on the viscoelastic pipelines. After two period of time pressure attenuation is 8 percent in elastic pipeline and it is changed to 50 percent in viscoelastic pipeline. Keywords Transient flow, water hammer, fluid structure interaction
