بررسی عددی و آزمایشگاهی خصوصیات جریان گذرا در شبکه‌ لوله ویسکوالاستیک با استفاده از تحلیل معکوس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران.

3 کارشناس اداره کل آب و فاضلاب استان خوزستان، اهواز، ایران

چکیده

مطالعه حاضر به بررسی عددی خصوصیات جریان گذرا در شبکه‌ لوله پلی‌اتیلن می‌پردازد. به این منظور معادله‌های پیوستگی و مومنتم حاکم بر جریان گذرا در سیستم‌های تحت‌فشار با در نظر گرفتن اثرات افت اصطکاکی ماندگار و غیرماندگار و اثر ویسکوالاستیک دیواره لوله‌های پلیمری با بهره‌گیری از روش خطوط مشخصه در حوزه زمان تحلیل شدند. آزمایش‌هایی با مقادیر مختلف دبی حالت ماندگار بر روی یک شبکه لوله پلی‌اتیلن ساخته‌شده در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد و سیگنال‌های فشار گذرا در نقاط مختلف شبکه توسط فشارسنج‌هایی برداشت شدند. نتایج مقایسه سیگنال‌های فشاری برداشت‌شده از مدل آزمایشگاهی نشان داد که با افزایش دبی، سیگنال جریان گذرا دارای شدت بیش‌تر و اختلاف فاز کم‌تری است. واسنجی مدل عددی شبکه لوله با در نظر گرفتن اثرات افت اصطکاکی غیرماندگار و ویسکوالاستیک دیواره لوله با استفاده از تحلیل معکوس جریان گذرا انجام شد و صحت‌سنجی‌ نشان داد که سیگنال عددی جریان گذرا با در نظر گرفتن تنها اثر ویسکوالاستیک دیواره با یک المان کلوین- ویت دارای بیش‌ترین میزان مطابقت با اطلاعات برداشت‌شده از مدل آزمایشگاهی است. هم‌چنین مقایسه توابع خزش تطابقی برای مقادیر مختلف دبی نشان داد مقدار تابع خزش در شبکه لوله وابسته به مقدار دبی جریان ماندگار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Study of Transient Flow Properties in Viscoelastic Pipe Network Using Inverse Analysis

نویسندگان [English]

  • parvin Chahardah-Cheriki Gholizadeh 1
  • Manoochehr Fathi Moghadam 2
  • Sadegh Haghighipoor 3
1 chamran univercity
2 Professor, Hydraulic Structures Department, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran.
3 Expert of Khuzestan Water and Sewage Co. , Ahvaz, Iran
چکیده [English]

The analysis of transient flow plays a critical role in designing pipe systems and pipe networks. Controlling and collecting the pressure wave signals at proper spots in the pipeline can provide much information about the system. Many researchers have studied transient flow and the loss caused by unsteady flow. Most studies have been so far conducted on the transient flow in a simple pipeline made up of steel and concrete. Since few research has been done on transient flow in more complex systems and plastic pipes, the present paper investigates the numerical and experimental model of transient flow and its properties in polyethylene pipe networks in time domain. In this study, by collecting transient signals of the pipe network, unknown parameters are calibrated and extracted by inverse analysis of the transient flow for different discharges. The pressure signal properties in polymer pipes are also compared with discharge variations. The results showed, that the best state for calibrating the polyethylene pipe network numerical model is to consider only the viscoelastic effect of the pipe wall with 1 Kelvin-Voigt element. The creep functions of the viscoelastic model were calculated at different steady state discharges and it was shown that with increasing discharge, the creep function decreases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polyethylene pipe
  • Genetic algorithm
  • Unsteady friction loss
  • Creep compliance function
  • Viscoelasticity

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 12 مرداد 1399
  • تاریخ دریافت: 10 دی 1398
  • تاریخ بازنگری: 24 تیر 1399
  • تاریخ پذیرش: 12 مرداد 1399
  • تاریخ اولین انتشار: 12 مرداد 1399