بررسی عددی مخزن هوای تحت فشار در تعدیل فشارهای ناشی از پدیده ضربه قوچ

جریان غیر ماندگار جریانی است که خصوصیات سیال در هر نقطه ی آن با زمان تغییر کند. معروف ترین و مخرب ترین حالت جریان غیر ماندگار در لوله ها چکش آبی یا ضربه قوچ است. این پدیده در لوله های تحت فشار و در اثر تغییر ناگهانی شرایط مرزی مانند باز و بسته شدن سریع دریچه ها یا شیرفلکه، قطع و وصل ناگهانی پمپ یا توربین، ترکیدن یک لوله و نظایر آن ایجاد می‎گردد. ایجاد جریان غیر ماندگار در خطوط لوله یا شبکه های توزیع آب، می‎تواند به افزایش یا کاهش قابل توجه فشار منجر شود. این تولید فشار در سیستم ممکن است به پمپ ها، شیرها و دیگر ضمائم آسیب برساند. در این تحقیق مشخصات قسمتی از خط لوله انتقال آب از زرینه رود به شهرستان تبریز به طول 3/11 کیلومتر اخذ و تحلیل جریان غیر ماندگار توسط hammer انجام شده است. این نرم افزار با استفاده از تکنیک خطوط مشخصه، معادلات مومنتم و پیوستگی را حل کرده و این امکان را فراهم می‎سازد تا کاربر بتواند مراحل مختلف شکل گیری ضربه قوچ، چگونگی وقوع آن هم به صورت انیمیشن و هم به صورت گراف مشاهده نموده و خروجی مورد نظر خود را دریافت و چاپ نماید. نتایج نشان می دهد که بدون استفاده از تجهیزات ایمنی در خط لوله، بر اثر از کار افتادن پمپ ها، فشار مثبت تا حد 8/420 متر در خط لوله به وجود خواهد آمد که موجب ترکیدن لوله خواهد شد. همچنین در سراسر خط لوله خط گرادیان هیدرولیکی زیر پروفیل لوله قرار می گیرد که این امر موجب کاویتاسیون و جدایی ستون مایع می گردد. با نصب تجهیزاتی مانند مخزن هوای تحت فشار و چرخ لنگر مشکلات فوق الذکر رفع شده و سیستم با ایمنی بیشتری کار خواهد نمود. استفاده از مخزن هوای تحت فشار با حجم 75 متر مکعب و چرخ لنگر با اینرسی 165 نیوتن بر متر مربع می تواند گزینه مناسبی برای مهار فشارهای مثبت و منفی ناشی از ضربه قوچ باشد.