بررسی داده‌های واقعی جریان گذرا در خطوط لوله انتقال آب با استفاده از نرم‌افزار بنتلی‌همر (مطالعه موردی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی عمران - سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه مراغه،

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، ایران

3 گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ایران

چکیده

سیستم‌های انتقال آب متشکل از مخازن ذخیره، ایستگاه‌های پمپاژ و خطوط لوله می‌باشند. خاموشی‌ ناگهانی ایستگاه‌های پمپاژ، باز کردن و بستن شیرهای کنترلی و شکستگی‌ لوله‌ها، باعث ایجاد حالت گذرا در خطوط انتقال می‌شود. معادلات اصلی جریان گذرا شامل مومنتوم و پیوستگی با استفاده از روش مشخصه‌ها و با لحاظ شرایط مرزی بوسیله نرم‌افزارهای مهندسی تحلیل می‌شوند. در پژوهش حاضر، افت اصطکاکی حالت گذرا با چهار روش پایدار، شبه‌پایدار، ناپایدار و ناپایدار ویتکوفسکی با نرم‌افزار بنتلی‌همر محاسبه شده و مورد مقایسه قرار گرفت. در سیستم انتقال آب شهر پیرانشهر در محل ایستگاه‌ پمپاژ و در شرایط بحرانی قطع جریان برق، با فشارسنج حساس و سریع، فشارسنجی شد. داده‌های ثبت شده با خروجی نرم‌افزار بنتلی‌همر و با استفاده از روش‌های آماری مقایسه ‌گردید. نتایج شبیه‌سازی و داده‌های واقعی حاکی از انطباق پریودهای زمانی است. در حالت محاسبه افت به روش ناپایدار ویتکوفسکی، خطای متوسط مطلق مقادیر فشار در زمان­های اولیه برابر 13/5 متر آب و در محدوده زمانی داده‌برداری 45/5 متر‌آب بدست آمد. برای مقادیر حداکثر فشار، بیشترین اختلاف مربوط به روش محاسبه ناپایدار(62/14- متر‌آب) و کمترین اختلاف مربوط به دو روش محاسبه پایدار و شبه‌پایدار(به ترتیب 58/4- و 56/4- متر‌آب) بود. بیشترین اختلاف مقادیرحداقل فشار برای روش پایدار بوده (55/5- متر‌آب) و کمترین آن برای روش ناپایدار(52/1- متر‌آب) بدست آمد. افزایش و کاهش سرعت موج بر فشار‌های حداکثر اثر مستقیم و بر فشارهای حداقل اثر معکوس دارد. استفاده از روش ناپایدار ویتکوفسکی در تهیه مدل هیدرولیکی پیشنهاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Transient Flow Field Data in Water Transmission Mains Using Bentley Hammer Software (Case Study)

نویسندگان [English]

  • Alireza Khoshfetrat 1
  • Rasul daneshfaraz 2
  • Javad Behmanesh 3
1 - Hydraulic Structures, Faculty of Engineering, University of Maragheh ,
2 Prof. of Civil engineering, Faculty of Engineering, Civil Eng. Dep., University of Maragheh
3 Prof. of Water engineering Department, Urmia University, Iran
چکیده [English]

Water transmission systems consist of storage reservoirs, pumping stations and pipelines. Pump station power failure, opening and closing of control valves and pipe rupture because transient conditions in pipelines. Transient flow principal equations such as momentum and continuity equations are mainly analyzed by the method of characteristics using engineering software and under boundary conditions. In this study, friction head losses were calculated by Bentley Hammer software under steady, quasi steady, unsteady and unsteady-Vitkovsky states and the results were compared. In Piranshahr water transmission system, the pressure changes were measured using a rapid and sensitive pressure indicator at the pumping station and under critical conditions of electricity power failure. Field data were compared to the Bentley Hammer output data using statistical methods. A comparison between the two, demonstrated the correspondence of time periods. Under unsteady-Vitkovsky method, the mean absolute errors were 5.13 and 5.45 m‌H2o for the initial stages and full period of data logging, respectively. For the maximum pressures values, the maximum difference was observed in the unsteady method (-14.62 m‌H2o) and the least values were associated with the steady and quasi steady method (-4.58 and -4.56m H‌2o respectively). As for the minimum pressures, the steady method yielded the highest (-5.55 m‌H2o) and the unsteady method the lowest difference (-1.52 m‌H2o). Increasing and decreasing the wave speed directly affected the maximum pressures while having an inverse impact on the minimum values. Based on the results of this study, the use of unsteady-Vitkovsky method in. Hydraulic modeling is recommnded

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bentley Hammer
  • Conveyance lines
  • Piranshahr
  • Pumping satation
  • unsteady flow Hydraulic modeling is recommnded

مراجع

پارسا صدر، ا. ا.، احمدی، ع.، کرامت، ب.، لشکر آرا. 1393. بررسی ضربه قوچ ناشی از خاموشی گام به گام و همزمان پمپ‌ها در سیستم پمپاژ سری. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها، دوره 4 شماره 4، ص 207 تا 221
کیانی، س.، م. فتحی مقدم، ا.، فتحی و ع. حقیقی. 1397. مدل‌سازی عددی جریان گذرا در شبکه آبرسانی ویسکوالاستیک. فصلنامه علمی پژوهشی آبیاری و آب، سال نهم، شماره 33، ص 75-61
معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور،1388. وزارت نیرو، دستور العمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شهری نشریه شماره 517. معاونت نظارت راهبردی.136 صفحه. تهران. ایران.
نجمایی، م.1374. ضربه قوچ. ناشر: نجمایی. 415 صفحه. تهران. ایران.
Behroozi, Abdol Mahdi. Vaghefi, Mohammad, 2020. Numerical simulation of water hammer using implicit Crank-Nicolson Local Multiquadric Based Differential Quadrature. International Journal of Pressure Vessels and Piping. Volume 181, March 2020, 104078
Chaudhry, M.H. 2014. Applied hydraulic transients. Springer New York Heidelberg Dordrecht, London, Third Edition. 583p
Delgado, J.N. Martins, N.M.C. Covas,  D.I.C. 2014. Uncertainties in hydraulic transient modeling in raising pipe systems: laboratory case studies.  Elsevier Ltd Published by Elsevier Ltd. Procedia Engineering 70 : 487 – 496
El-Turki, A. 2013. Modeling of Hydraulic Transients in Closed Conduits, MS Thesis, University of Fort Collins, Colorado, USA
 Kandil, M. Kamal, A.M. El-Sayed, T.A., 2020. Effect of pipe materials on water hammer. International Journal of Pressure Vessels and Piping. Volume 179, January 2020, 103996
Ministry of energy, 2010. Instruction for selection & design of water hammer facilities in urban water supply No.517. Islamic republic of Iran vice presidency for strategic planning and supervision. Ministry of energy. Tehran, 117p.
Wylie E B and Streeter V L, 1993. Fluid Transients in Systems. Prentice Hall. Englewood Cliffs. USA.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار