ارزیابی ضرایب اصطکاک غیرماندگار در شبیه‌سازی امواج فشاری جریان گذرا هنگام نشت آب از خط لوله با روش تحلیل معکوس

مطالعه جریان‌های غیرماندگار در خطوط لوله دارای نشت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این تحقیق جریان گذرا در حضور نشت در خط لوله‌ای از جنس پلی‌اتیلن به قطر 63 میلیمتر و طول 47 متر در آزمایشگاه بررسی و توسط مدل حل عددی شده مورد تحلیل و شبیه‌سازی قرار گرفت. به هنگام شبیه‌سازی، پارامترهای مجهول ضرایب شتاب‌های زمانی kut و مکانی kux و همچنین ضریب تخلیه روزنه نشت cd تا عدد رینولدز حدود 106000 محاسبه شد. نتایج حاکی از آن بود که مقادیر kut برای حالت وجود نشت و حالت بدون نشت تقریباً ثابت و یکسان می‌باشند و همچنین ضریب kux برای حالت وجود نشت کمتر از مقادیر kux برای حالت بدون نشت است. تغییر در محل نشت تاثیر چندانی بر روی مقادیر kut و kux ندارد. انتخاب نوع مدل اصطکاکی ماندگار و یا غیرماندگار برای شبیه‌سازی جریان گذرا، اثر چندانی بر ضریب تخلیه روزنه نشت نداشت. همچنین مقادیر حداقل و حداکثر 0.97 و 4.59 پارامتر مجموع مربعات خطای موج فشاری و جریان گذرای شبیه‌سازی شده توسط مدل اصطکاکی غیرماندگار دو ضریبی در حضور نشت، نمایان‌گر توانایی مناسب مدل اصطکاکی مذکور می‌باشد.

assessment of unsteady friction coefficients in pressure transient wave simulation during water leakage from pipeline using inverse analysis

background and objectivesthe analysis of transient flows in closed ducts has always been one of the most important and favorite topics of hydraulic engineers. haghighi and ramos (2012) performed leak detection in pipelines using inversetransient analysis and cfo optimization method. akbari et al. (2021) investigated the detection of leaks in polyethylene transmission pipelines using pressure wave reflection of transient flow. therefore, a laboratory model was conducted and a computer model was coded by visual basic programming language, with the ability to simulate transient flow in pipelines in presence of leakage. then the parameters of temporal andspatial acceleration coefficients kut and kux and discharge coefficient of leak orifice cd were calculated.methodologyin this research, a 47m long pipe that made of polyethylene with 10bar nominal pressure and diameter of 63mm was used in experiments (tab. 1). the transient flow was generated in it by very fast closure of the end valve.the coded model analyzes the basic unsteady flow equations in pressurized ducts, and the inverse analyzer is an optimization algorithm using a defined goal function to find the best fit of the recorded pressure waves andthose simulated with the least error.