شبیه‌سازی جریان غیر دائمی در انتهای لوله رانش ایستگاه پمپاژ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

بررسی شرایط جریان گذرا نقش مهمی در سامانه‌های انتقال آب دارد. در این تحقیق سامانه انتقال آب متشکل از مخزن ذخیره، ایستگاه پمپاژ و خط انتقال جهت بررسی بیشینه فشار حاصل از وقوع شرایط جریان گذرا مورد مطالعه قرار گرفت. با قطع جریان برق الکتروپمپ‌ها، وقوع جریان گذرا آغاز و تغییر شرایط جریان در یک زمان کوتاه، در محل کلکتور رانش ایستگاه پمپاژ بررسی گردید. افت اصطکاک حالت گذرا با چهار روش پایدار، شبه پایدار، ناپایدار و ناپایدار ویتکوفسکی توسط نرم افزار بنتلی همر محاسبه شد. با استفاده از فشار‌سنج حساس و سریع، فشار‌سنجی انجام و با نتایج حاصل از نرم افزار شبیه‌سازی و با استفاده از روش‌های آماری مقایسه گردید. نتایج شبیه‌سازی، حاکی از عدم انطباق دوره‌های تناوب از نظر زمانی می‌باشد. کمترین خطا برای فشار در حالت محاسبه افت به روش ناپایدار ویتکوفسکی، در زمان‌های ابتدایی برابر 07/7 متر آب و در دوره داده‌برداری برابر 79/11متر آب حاصل گردید. برای مقادیر بیشینه فشار بیشترین اختلاف مربوط به روش محاسبه ناپایدار و کمترین اختلاف مربوط به دو روش محاسبه پایدار و شبه‌پایدار بدست آمد. بیشترین اختلاف مقدارکمینه فشار در زمان‌های ابتدایی برای روش پایدار و در زمان‌های بعدی با روش ناپایدار ویتکوفسکی و کمترین آن برای روش ناپایدار محاسبه شد. افزایش سرعت موج بر فشار‌های بیشینه اثرمستقیم و بر فشارهای کمینه اثر معکوس داشت.   
بررسی شرایط جریان گذرا نقش مهمی در سامانه‌های انتقال آب دارد. در این تحقیق سامانه انتقال آب متشکل از مخزن ذخیره، ایستگاه پمپاژ و خط انتقال جهت بررسی بیشینه فشار حاصل از وقوع شرایط جریان گذرا مورد مطالعه قرار گرفت. با قطع جریان برق الکتروپمپ‌ها، وقوع جریان گذرا آغاز و تغییر شرایط جریان در یک زمان کوتاه، در محل کلکتور رانش ایستگاه پمپاژ بررسی گردید. افت اصطکاک حالت گذرا با چهار روش پایدار، شبه پایدار، ناپایدار و ناپایدار ویتکوفسکی توسط نرم افزار بنتلی همر محاسبه شد. با استفاده از فشار‌سنج حساس و سریع، فشار‌سنجی انجام و با نتایج حاصل از نرم افزار شبیه‌سازی و با استفاده از روش‌های آماری مقایسه گردید. نتایج شبیه‌سازی، حاکی از عدم انطباق دوره‌های تناوب از نظر زمانی می‌باشد. کمترین خطا برای فشار در حالت محاسبه افت به روش ناپایدار ویتکوفسکی، در زمان‌های ابتدایی برابر 07/7 متر آب و در دوره داده‌برداری برابر 79/11متر آب حاصل گردید. برای مقادیر بیشینه فشار بیشترین اختلاف مربوط به روش محاسبه ناپایدار و کمترین اختلاف مربوط به دو روش محاسبه پایدار و شبه‌پایدار بدست آمد. بیشترین اختلاف مقدارکمینه فشار در زمان‌های ابتدایی برای روش پایدار و در زمان‌های بعدی با روش ناپایدار ویتکوفسکی و کمترین آن برای روش ناپایدار محاسبه شد. افزایش سرعت موج بر فشار‌های بیشینه اثرمستقیم و بر فشارهای کمینه اثر معکوس داشت.   

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Unsteady Flow Simulation at Pumping Station in the End of Supply Pipe

چکیده [English]

Investigation of the unsteady flow has an important role in water conveyance systems. In the present study water conveyance system including the storage tank, pumping station and pipeline was studied to investigate the maximum pressure due to occurrence of transient flow conditions. The transient condition was started by cutting the power of pumps and in a short time period, the change of flow condition was investigated in the supply collector. The friction losses in transient condition were calculated using Bentley Hammer software. In this process, four methods including steady, quasi steady, unsteady and unsteady Vitkovsky states were used. The pressure was measured by using a fast and sensitive pressure gauge and the observed results were compared with the simulation results and in this process the statistical methods were used. The results showed that there was not time correspondent between the period of cycles. The least amount of error for pressure, gained by method of unsteady Vitkovsky, is equal to 7.07m water at initial times and 11.79 m water in data logging period. For the maximum pressure values, maximum difference was obtained by use of unsteady method and the minimum difference by the two methods of steady and quasi steady methods. The maximum difference for the minimum pressure value was obtained for steady and unsteady Vitkovsky methods at initial and ulterior, respectively and its minimum difference was calculated for unsteady method. Increasing wave velocity had a direct effect on the maximum pressures and an inverse impact on the minimum pressures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Field data
  • Simulation
  • Transient flow
  • Unsteady Vitkovsky
  • Water hammer
Anonymous, 2010. Instruction for selection & design of water hammer facilities in urban water supply No.517. Islamic republic of Iran vice presidency for strategic planning and supervision. Ministry of energy. Tehran. (In Farsi).
Anonymous, 2014. Bentley Water Hammer V8i User’s Guide, pdf file, attached to software.
Chaudhry M H, 2014. Applied Hydraulic Transients. Springer New York Heidelberg Dordrecht London. Third Edition. Pp6
Delgado JN, Martins NMC and Covas   DIC, 2014. Uncertainties in hydraulic transient modeling in raising pipe systems: laboratory case studies. Published by Elsevier Ltd Published by Elsevier Ltd. Procedia Engineering 70: 487 – 496
El-Turki A, 2013. Modeling of hydraulic transients in closed conduits, MS Thesis, University of Fort Collins, Colorado, USA.
Gromeka I. S, 1983. Concerning the Propagation Velocity of Water Hammer Wave in Elastic Pipes, Scientific Soc. of Univ of Kazan USSR.
Najmaii M, 1995. Water hammer. Author .Tehran .Iran. (In Farsi).
Nazari P, Rezaie H, 2013. Efficiency evaluation of hammer & hytran software and joukowski equation solution in analysis of water hammer at hasanlu dam pumping Station, Water and Soil Science - University of Tabriz , 24: 131-142. (In Farsi).
Parmakian J, 1955. Water Hammer Analysis. Prentice-Hall, Inc. Englewood. Cliffs, N.J.
Parsasadr A, Ahmadi A, Keramat A and Lashkarara B, 2015. Waterhammer caused by intermittent and simultaneously pump failure in pipe systems including series pump groups, Journal of Solid and Fluid Mechanics, 4: 207 – 221. (In Farsi).
Roshangar K, Pour Heidar P, 2013. Evaluation of reductive option of water hammer phenomenon for a water conveyance system, a case study of shahid shirdom residential district-Tehran,Journal of Water & Waste water, 6: 67-76. (In Farsi).
Sharif F, Siosemarde M, Merufinia E and Esmat Saatlo M, 2014. Comparative hydraulic simulation of water hammer in transition pipeline systems with different diameter and types. Journal of Civil Engineering and Urbanism. 4, (3): 282-286.
Wylie E B and Streeter V L, 1993. Fluid Transients in Systems. Prentice Hall. Englewood Cliffs. USA.