عنوان پایان‌نامه
تحلیل عددی جریان گذرا در ایستگاه تقویت فشار گاز ناشی از جریان القائ کننده نوسانات در اتصال T شکل و شاخه جانبی مسدود
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3204;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73423;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3204;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73423
- تاریخ دفاع
- ۲۴ فروردین ۱۳۹۵
- دانشجو
- علی مقدم
- استاد راهنما
- علیرضا ریاسی, امیر نجات
- چکیده
- نوسانات فشار می توانند موجب مشکلاتی ازقبیل ارتعاش و خستگی در خط لوله و توربوماشین ها، مشکلات کاویتاسیون، خطا در سیستم های کنترلی و افزایش سطح نویز شوند. دسته ی مهمی از این نوسانات، نوسانات خودپایا ناشی از اثر متقابل میدان آکوستیکی با جریان اصلی می باشد. در این تحقیق، با استفاده از روش مشخصه ها معادلات حاکم بر جریان در خط لوله ی انتقال گاز حل شده است. باحل معادلات، میدان فشار و سرعت جریان در زمان های مختلف بدست آمده است. استفاده از اریفیس جهت کاهش نوسانات توسط حل یک بعدی روش مشخصه ها نیز بررسی شده است. علاوه براین، برای تحلیل فرکانسی داده ها، نتایج حوزه ی زمانیِ میدان های فشار به کمک تبدیل فوریه ی گسسته به حوزه ی فرکانسی منتقل شده است. همچنین در این پژوهش، اثر شاخه های جانبی در نوسانات خودپایا توسط تحلیل سه بعدیCFX با استفاده از مدل اویلر و مدل های توبولانسی SST k-? وDES بررسی شده است. تحلیل یک بعدی-سه بعدی نیز به عنوان روش جایگزین مورد بحث قرار گرفته است. پس از شبیه سازی و حل جریان، با تحلیل نمودارهای حوزه ی فرکانسی می توان فرکانس های رزونانسی را یافت. در این پژوهش همچنین با مقایسه ی نتایج شبیه سازی های مختلف یک بعدی، سه بعدی و یک بعدی-سه بعدی با یکدیگر مشاهده شده است که، تحلیل یک بعدی هرچند از سرعت بالایی برخوردار است، اما به علت نداشتن احساسی از الگوهای سه بعدی جریان، از توصیف نوسانات خودپایا عاجز است و در این حالت می بایست از تحلیل سه بعدی به علت ضبط کردن ساختارهای توربولانسی بهره برد. همچنین روش یک بعدی-سه بعدی با بهره بردن از حل سه بعدی در نواحی با الگوی جریان سه بعدی و حل یک بعدی (روش مشخصه ها)، به نسبت زمان محاسباتی کمتر در قیاس با حل کاملا سه بعدی از دقت خوبی برخوردار است.
- Abstract
- Pressure pulsations can cause problems such as vibration and fatigue phenomenon in pipeline and turbomachinery, cavitation, error in control system and an increase in noise level. Self-sustained oscillations due to a feedback mechanism between acoustic field and main flow are important types of these pulsationss. In this research, the governing equations in gas transport pipeline are solved using method of characteristics(MOC) and pressure and velocity fields are obtained in different times. The application of orifice in decreasing the pulsations is also investigated using a one-dimensional(1D) solution. Furthermore, to analyze the data in frequency domain, the time domain pressure field results are transported using Fouriere transform. Moreover, the side branches effects in generating self-sustained oscillations are studied using three-dimensional CFX analysis with Euler, SST k-?, and DES models. The one-dimensional¬–three-dimensional(1D-3D) analysis is also investigated as an alternative approach. Using frequency domain diagrams after flow simulation one can find resonance frequencies. Comparing one-dimensional, three dimensional, and one-dimensional¬¬–three-dimensional solutions results, one can conclude that despite of its low computational cost, the one-dimensional analysis has no sense of flow 3D patterns, and so is not able to mirror self-sustained oscillations. In this case, the 3D analysis is used to capture the turbulent structures. The 1D-3D method, using 3D solution in regions with 3D flow pattern and 1D solution(MOC), despite its less computational time compared to 3D solution, has a good accuracy. Keywords Method of characteristics, resonance frequencies, transient solution, orifice, dead-end side branch, one-dimensional¬¬–three-dimensional analysis
