بررسي عددي نشت از لوله هاي فولادي مستغرق در آب با استناد به نتايج آزمايشگاهي لوله هاي غير مستغرق

تاكنون تحقيقات اندكي بر روي تاثير شرايط محيطي بر دبي خروجي از محل نشت انجام شده است. برخي از اين تحقيقات نشان مي دهند كه شرايط محيطي مي توانند بر دبي نشت تاثيرگذار بوده و در مقابل برخي ديگر تاثير اين شرايط را كاملاً رد مي كنند. در همين راستا با هدف بررسي تاثير شرايط محيطي بر دبي نشت، آزمون هايي بر روي مجموعه آزمايشگاهي گردشي تحت فشار بالا ساخته شده در دانشكده فني دانشگاه تهران، انجام شد. آزمون ها در حالت تخليه به هواي آزاد، بر روي يك لوله فولادي به قطر 110 ميلي متر و با منفذ نشت مدور، در محدوده وسيعي از فشارها تا فشار 50 متر انجام شد. در ادامه با استناد به نتايج آزمون هاي آزمايشگاهي، مجموعه آزمايش در محيط نرم افزار انسيس مدل سازي عددي شده و يك مدل رياضي آشفتگي مناسب براي آن استخراج شد. سپس به كمك تحليل عددي در حالت مستغرق در آب، به بررسي تاثير شرايط محيطي بر روي دبي نشت پرداخته شد. نتايج حاصل از اين تحقيق، نشان مي دهد كه وجود آب و نوسانات فشار در محل جت مستغرق، بر دبي خروجي از محل نشت تاثيرگذار بوده و مقدار آن را در مقايسه با نشت در حالت تخليه به هواي آزاد كاهش مي دهد. بر اساس نتايج حاصل، اثر اين كاهش فشار در فشارهاي حدود 5 متر، مي تواند تا حدود 55 درصد بر دبي خروجي از محل نشت در حالت مستغرق نسبت به حالت نشت در هواي آزاد اثرگذار باشد؛ اما در فشارهاي بالاي 20 متر اين اثر ناچيز بوده و به زير 10 درصد كاهش مي يابد. البته مقدار اين كاهش به تراز ارتفاعي آب روي محل نشت و ميزان فشار داخل لوله بستگي دارد. درنهايت رابطه اي بين دبي خروجي از محل نشت و فشار داخل مجموعه ارائه شده است.

Few studies are made about the effect of environmental conditions on the leakage flow rate. Some of these researches show that environmental conditions play an important role in leakage flow rate. On the contrary, there are other researches opposing this idea. The purpose of this research is to investigate evidence of the effect of environmental conditions on leakage flow rate. Based on this idea, some tests were carried out in the college of engineering at the university of Tehran, using a circular experimental set up at high pressure discharging to the atmosphere. Various ranges of pressure up to 50 m of water were imposed on a 110 mm diameter aged steel pipe with some holes on the pipe surface. In the next step, by using the experimental results, an analytical model in ANSYS software was developed and outputs were compared with experimental data. Later a proper mathematical turbulent model was derived. Furthermore, the effect of submerged conditions was investigated by this appropriate numerical model. The results of this research showed that static pressure fluctuations in submerged jet had significant effect on discharge and the rate of leakage was reduced in comparison with atmospheric discharge. According to the results, pressure reduction in 5 m head pressure could affect the leakage discharge under submerged condition up to 55 percent when compared with the case of discharging to the atmosphere. With pressures above 20 m, smaller changes were observed. These changes were limited to less than 10 percent. The aforementioned reduction depended on the imposed head of water at leakage point and pressure value inside the pipe. Finally, a relationship between leakage outflow and internal pressure of pipe was proposed.