بررسی وابستگی عوامل هیدرولیکی موثر بر میزان مکش ناگهانی آلودگی به خطوط انتقال در شرایط گذرا

مکش ناگهانی آلودگی بر اثر جریان گذرا مکانیزم پراهمیتی است، که ممکن است منجر به بروز زوال کیفیت آب آشامیدنی شود. موج فشار منفی ضربه‌قوچ در لحظاتی که به نقاط آسیب سازهای همچون نشت برسد، در صورت غلبه برفشار اطراف محل نشت، منجر به مکش ناگهانی آلودگی به جریان درون لوله می‌شود. در این تحقیق با مدل‌سازی عددی و ریاضی یک سیستم مخزن لوله شیر با نشت به بررسی اندرکنش عوامل هیدرولیکی بر فشارهای وارده به سیستم و متعاقبا حجم آلودگی وارد شده به خطوط انتقال، حین وقوع ضربه‌قوچ، پرداخته شده است. در این پژوهش برای مدل‌سازی جریان گذرا از روش اولری مشخصه‌ها استفاده شد. کل حجم آلودگی ورودی از محل نشت که برگرفته از حل لاگرانژی معادله انتقال آلودگی است، به عنوان مالک مقایسه برای حالت‌های گوناگون اتخاذ شده است. این پژوهش در 72 حالت مختلف به بررسی مکش ناگهانی آلودگی پرداخته است. این حاالت مختلف در برگیرنده دو خط انتقال (کوتاه و بلند)، سه محل مختلف نشت، سه سرعت متفاوت برای سیال درون لوله، دو قطر نشت و دو جنس لوله (الاستیک و ویسکوالاستیک) می‌باشد. نتایج حاکی از آن است که مقدار آلودگی وارد شده، به وضوح در لوله‌های ویسکوالاستیک کمتر از لوله‌های الاستیک می‌باشد، به ویژه زمانی که طول لوله زیاد باشد. نرخ ورود آلودگی در لوله ویسکوالاستیک به نسبت لوله‌های الاستیک، به ترتیب برابر 0/027 و 0/496 در لوله 2300متری و 540 متری می باشد. ناحیه بحرانی ورود آلودگی برای نشت های کوچک در نزدیکی شیر واقع شده است، لیکن تعیین این ناحیه برای نشت های بزرگ به دلیل تاثیر بازتاب امواج فشاری از شیر، مخزن و نشت، پیچیده می‌باشد

Interdependence of Hydraulic Parameters in Transient Induced Contaminant Intrusion in a Pipeline

Contaminant intrusion during transients in pipelines is a remarkable mechanism which usually leads to declining the quality of the contained water. When rarefaction waves of water hammer reach a leakage, the negative pressure can suddenly suck pollution from surrounding area of leakage to the main pipe flow, thus deteriorating water quality. In this research, numerical and mathematical modeling of a reservoirpipevalve system with a leakage has been used to study the effect of hydraulic situations on the volume of contamination intruded into the pipeline during a waterhammer. Eulerian method of characteristics was employed to model the transient flow. The total Volume of Contaminant Parcel (VCPt) penetrating through the leakage is evaluated by Lagrangian solution of the advection equation and then it is established the criteria to compare various transient scenarios and the interconnection between key parameters. In order to elucidate this phenomenon in real pipe systems, the amount of contaminant intrusion is estimated for 72 different cases. They include two lengths of pipeline (say short and long), three different leakage locations, three different fluid velocities, two leak diameters and two pipeline materials (elastic and viscoelastic). The results indicate that the amount of intrusion in viscoelastic pipes is clearly less than that in elastic pipes especially in long pipelines: the ratio of intrusion in viscoelastic to elastic pipes on average is 0.027 and 0.496 in 2300m and 540m pipe, respectively. The critical zone of high intrusion risk is placed close to the downstream valve for small leak sizes, nevertheless, it is hard to estimate this zone in case of big leaks due to significant valveleakreservoir induced reflection waves.