عنوان پایان‌نامه
تحلیل عددی جریان گذرا سریع در ایستگاه های پمپاژ با اثر جدایی ستون اب
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی-ماشینهای آبی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1805;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45593
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- محمدحسین صدفی
- استاد راهنما
- سیداحمد نوربخش, علیرضا ریاسی
- چکیده
- امروزه پدیده چکش آبی که بواسطه تغییر ناگهانی در شرایط مرزی در خطوط لوله رخ می دهد، به عنوان یک پدیده مخرب در ایستگاه های پمپاژ و نیروگاه های آبی به شمار می رود، به طوری که محققان و دانشمندان همواره در صدد دستیابی به روش های عملی و مقرون به صرفه جهت جلوگیری از وقوع این پدیده، یا به حداقل رساندن خسارات ناشی از آن هستند. در این رساله جریان گذرای ناشی از چکش آبی به همراه پدیده جدایی ستون آب با روش های عددی و مبتنی بر تئوری ها و نظریه های موجود، ناشی از قطع ناگهانی پمپ، مورد بررسی همه جانبه قرار می گیرد. جدایی ستون آب، پدیده ای است که هنگام افت خط هیدرولیکی جریان تا پایین تر از پروفیل خط لوله، به وقوع می پیوندد. اهمیت مدل سازی و مطالعه پدپده چکش آبی به همراه جدایی ستون آب در این است که در هنگام وقوع این پدیده و جداشدن دوستون مایع از یکدیگر، با افزایش مجدد فشار در خط لوله، دو ستون جدا شده با تقطیر حفره های بخار دوباره به یکدیگر می پیوندند که این امر سبب افزایش ناگهانی فشار حتی تا فراتر از فشار ژوکوفسکی خواهد شد. در این شرایط امکان ایجاد آسیب دیدگی جدی تجهیزات و خط لوله وجود دارد. به منظور تحلیل عددی مسئله چکش آبی به همراه وقوع این پدیده، ابتدا مسئله معروف مخزن-خط لوله-شیر حل می گردد. پس از دستیابی به نتایج مطلوب در مقایسه با نتایج تجربی و تئوری موجود و با استفاده از دو روش شامل مدل حفره بخار گسسته و مدل حفره های بخار فصل مشترک عمومی شده که بر پایه روش مشخصه ها بنا شده اند، زمینه تحلیل و شبیه سازی مسئله چکش آبی به همراه جدایی ستون آب ناشی از قطع ناگهانی پمپ فراهم می گردد. پس از تحلیل های فیزیکی و تئوری، مسئله توسط کد نوشته شده، شبیه سازی می شود و نتایج حاصل از حل جریان گذرای سریع، ارائه می گردند. سپس بحث و بررسی پیرامون نتایج حاصله، اثر پارامتر های ورودی بر نتایج بدست آمده در مسئله مورد مطالعه قرار می گیرد. این پارامتر ها شامل سرعت مخصوص پمپ، ممان اینرسی اجزای چرخنده پمپ و موتور، قطر لوله و پروفیل خط لوله می باشند. با بررسی تاثیر این عوامل بر نتایج، می توان راه های عملی کنترل حدود هد فشاری یجاد شده در خط لوله را پیشنهاد داد.
- Abstract
- Nowadays, water hammer which is resulted by a sudden change in boundary conditions is known as a harmful phenomenon in pumping stations that scientists and experts are always looking for experimental and economical methods for preventing this phenomenon. In this study transient flow due to water hammer with column separation resulted by pump failure is numerically investigated based on current theories. Column separation is a phenomenon which occurs when hydraulic grade line drops to below of pipeline profile. The importance of studying and simulating of water hammer with column separation is that during occurrence of this phenomenon and separation of two columns of liquid, rise of pressure results in return of cavities to liquid phase and sharp increase in pressure head even more than Jokowsky’s pressure head. To numerically study of water hammer with column separation, first famous geometry of reservoir-pipeline-valve is investigated. After obtaining desirable results in comparison with experimental and theoretical results by means of two method of discrete vapor cavity model (DVCM) and generalized interface vaporous cavitation model (GIVCM), based on method of characteristics, one can simulate the water hammer with column separation due to pump failure in pumping stations. Then, the problem is physically investigated and simulated by developed FORTRAN code and the obtained results are represented. Then, the results are discussed and influences of inlet parameters including specific speed of the pump, flywheel effect, pipe diameter and layout of pipeline on results are studied. Finally, useful suggestions to control the pressure head are represented.
