اثر تغییرات غیر خطی افت سرعت در مرحله پمپاژ بر میزان دبی پمپاژی در پمپ‌های رم

پمپ‌ رم دستگاهی است که با استفاده از انرژی تجدیدپذیر ضربه قوچ، بخشی از دبی ورودی به سیستم پمپاژ را تا ارتفاع قابل توجهی پمپاژ می‌نماید. پیچیدگی هیدرولیک جریان از یکسو و استفاده از فرضیات ساده کننده از سوی دیگر در این دسته از پمپ‌ها سبب شده است تا مدل‌های تحلیلی ارائه شده به‌منظور تجزیه و تحلیل سیکل کاری پمپ رم همواره با خطا همراه باشد. در این پژوهش تلاش شده است تا مدل تحلیلی حاکم بر عملکرد هیدرولیکی پمپ‌های رم در مرحله پمپاژ اصلاح شود. در این پژوهش با ایجاد یک تقسیم‌بندی منطقی، سیکل کاری پمپ‌های رم به سه مرحله شتاب‌گیری جریان، پمپاژ و رخداد جریان برگشتی تقسیم‌بندی شد و با استفاده از روش خطوط مشخصه‌ها نسبت به ارائه معادلات حاکم بر هرمرحله از سیکل اقدام شد. از آنجایی که بسته شدن سوپاپ تکانه به‌صورت غیرخطی است، از این رو افت سرعت در مرحله پمپاژ به‌صورت غیرخطی در نظر گرفته شد. همچنین با در نظر گرفتن الاستیسیته دیسک سوپاپ تکانه و تغییر حجم بدنه پمپ در مرحله رخداد ضربه قوچ، معادلات حاکم بر مرحله پمپاژ اصلاح شد. به‌منظور ارزیابی نتایج و تعیین فاکتورهای آزمایشگاهی مدل تحلیلی پیشنهادی، یک مدل فیزیکی از پمپ رم با قطر 51 میلی‌متر ساخته شد. در این پژوهش در بخش نخست ضرایب افت سوپاپ تکانه به‌صورت آزمایشگاهی اندازه‌گیری شد و معادلات تجربی تعیین ضریب افت اصطکاک و افت ناشی از نیروی درگ سوپاپ تکانه با استفاده از رگرسیون غیرخطی ارائه شد. در بخش دوم با استفاده از نتایج آزمایشگاهی حاصل از پژوهش، نسبت به ارزیابی نتایج اقدام شد. بررسی توابع خطای آماری حاصل از پیش‌بینی نتایج آزمایشگاهی توسط مدل تحلیلی نشان می‌دهد مدل پیشنهادی از دقت خوبی در پیش‌بینی مشاهدات آزمایشگاهی برخوردار است. در بخش سوم به‌منظور اعتبارسنجی نتایج در مرحله پمپاژ از مدل‌های تحلیلی لنسفورد و دوگان و تیک بهره‌گیری شد و توابع خطای حاصل از پیش‌بینی مشاهدات آزمایشگاهی توسط مدل‌های تحلیلی پژوهشگران پیشین برآورد شد. مقایسه نتایج حاکی از آن است که در مدل پیشنهادی با توجه به اینکه معادلات پیشنهادی در مرحله پمپاژ بر پایه تئوری بسته شدن غیرخطی سوپاپ تکانه ارائه شده است، منجر به افزایش دقت مدل در پیش‌بینی مقادیر دبی نسبی پمپاژ تا میزان 3 درصد در مقایسه با تئوری بسته شدن خطی و 5 درصد در مقایسه با آنی بسته شدن سوپاپ تکانه شده است.