بررسي رفتار دوبعدي هواي محبوس در خطوط انتقال طي فرايند پرشدن و تخليه ناگهاني با روش عددي

Investigation of the Behavior 2D of Trapped Air in the Water Conveyance Systems During Rapid Filling or Emptying Process

هواي محبوس در سيستم لوله‌هاي انتقال آب مي‌تواند باعث انسداد جريان، ايجاد خوردگي، تأثير منفي بر عملكرد شيرآلات و پمپ‌ها شود. بنابراين در اين پژوهش بخشي از خط انتقال آب شرب سد عباس‌آباد با استفاده از نرم‌افزار انسيس فلوئنت، رفتار هواي محبوس طي فرايند پرشدن و تخليه ناگهاني و بررسي تأثير وجود آن بر تغييرات فشار بررسي شد. هواي محبوس با طول‌هاي 5/0، 2 ، 3 متر و فشار ورودي برابر 2456/1، 7456/1 و 2456/2 اتمسفر براي لوله‌اي به طول 35 متر از نوع فلزي كه شير تخليه در منتهي‌اليه خروجي آن تعبيه شده بود شبيه‌سازي شد. تأثير تغييرات فشار-زمان به دو شيوه 1) تغييرات فشار در بدنه لوله و شير تخليه و 2) تغييرات فشار داخل هواي محبوس بررسي شد. نتايج نشان داد كه تغييرات فشار در هر دو حالت به‌دليل وجود هواي محبوس با نوسانات بسيار زيادي توأم بود و اين نوسانات تا باز شدن كامل شير تخليه ادامه داشت و هر اندازه طول هواي محبوس بزرگ‌تر باشد دامنه و طول نوسانات ايجاد شده بيشتر خواهد بود. مدل‌سازي با شرايط مرزي مشابه و بدون حضور هوا نشان‌دهنده عدم وجود نوسانات فشاري است. براي صحت‌سنجي نتايج مدل عددي، از نتايج (Palau et al., 2019) و محاسبه درصد خطاي نسبي و شاخص‌هاي NRMSE , RMSE استفاده شد.

The trapped air in the water conveyance systems may cause the obstruction of flow, corrosion and adverse effect on the performance of valves and pumps. This study is part of the Abbas Abad Dam Drinking Water Transmission Line using Ansys Fluent Software, The behavior of air entrapped during the filling and discharging process and the effect of its existence on pressure changes were studied. Entrapped air was simulated at 0.5, 2, 3 m lengths and inlet pressures of 1.2456, 1.7456 and 2.2456 atmospheres for a 35-meter-long metal pipe with a discharge valve embedded in its outlet end. The effects of pressure-time changes were investigated in two ways: a) pressure changes in the pipe and drain valve and b) pressure changes inside the entrapped air. The results showed that the pressure changes in both cases were due to the large fluctuations in confined air and that the fluctuations continued until the drain valve was fully opened and the longer the confined air length was, the greater the amplitude and length of the created fluctuations. Modeling with similar boundary conditions without the presence of air indicates no pressure fluctuations. The results of the verification confirm the research results. Besides the Palau et al, 2019 results, calculation of relative error, RMSE and NRMSE were used in order to validate the numerical model results.