بررسی تحلیلی و عددی اثروجودخاک اطراف لوله های پلی اتیلن دفن شده برپدیده ضربه قوچ

ضربه قوچ، پدیده جریان گذرای سیال و عبور موجهای فشاری است که نوعی از جریان گذرای خاص است که در شبکه لوله های شامل سیال بوسیله تغییرات ناگهانی در شرایط پایدار سیال روی می دهد. این تغییرات معمولاً توسط باز کردن و بستن ناگهانی شیر، و یا راه اندازی و از کار انداختن پمپها اتفاق می افتد. ضربه قوچ تغییر ناگهانی وگذرای سیال را در پی دارد و ممکن است به تجهیزات خط لوله ضربه بزند و برای جلوگیری از این آسیب باید توسط اجزایی مانند سرج تانکها ، اتصالات قابل انعطاف ، محفظه های هوا، چرخ طیار پمپها و شیرهای فشارشکن و ...کنترل و مهار شود؛ در عمل، تحلیل ضربه قوچ برای تشخیص اینکه آیا این اجزاء برای خط لوله لازم هستند یا نه؟، انجام می شود و اگر پاسخ مثبت است کجا و در چه ابعادی؟ پیش بینی بیشترین میزان فشار حاصل از ضربه قوچ، مقاومت موردنیاز در خط لوله را مشخص می کند. خط لوله به علت شرایط اجرایی و ایمنی معمولاً بصورت مدفون اجرا می گردند تا حفاظت آنها تأمین گردد. بدیهی است در اثر حرکت نسبی بین خط لوله و خاک اطراف آن بارهایی به خط لوله اعمال می شود؛ گرچه طبیعت واقعی این اندرکنش هنوز بطورکامل درک نشده ، اما مسلم است که بستگی به عواملی چون نوع خاک، عمق دفن ، شدت بار وارده، موقعیت قرارگیری لوله و جدار ترانشه دربرگیرنده لوله نسبت به یکدیگر، تراکم نسبی مصالح و...خواهد داشت. در متداولترین روش تحلیل دینامیکی لوله های مدفون، خاک اطراف لوله بصورت فنرهای الاستیک و یا فنرهای الاستو پلاستیک ایده آل همراه مستهلک کننده مدل شده است؛ جهت بررسی همزمان ضربه قوچ با در نظرگرفتن اندرکنش خاک اطراف لوله، نیاز به یک تحلیل کامل با لحاظ اثر اندرکنش سیال و سازه است. که این اندرکنش می تواند بصورت مستقیم یا غیر مستقیم اعمال شود. در این مطالعه ابتدا حل عددی معادلات یک بعدی ضربه قوچ به روش حجم محدود ارائه می-شود. سپس از طریق آنالیز غیرکوپله تأثیر مدفون کردن لوله های پلی اتیلن بر پدیده ضربه قوچ بر اساس حل عددی معادلات یک بعدی، بررسی و اثر آن بر روی تنشهای وارد بر دیواره لوله محاسبه می شود. سپس جهت یک تحلیل دقیق تر با استفاده از آنالیز المانهای اکوستیک کوپله، به بررسی رفتار موج در لوله پرداخته می شود.