بررسی تغییرات موج فشاری در جریان های میرای کاهنده

هر گونه تغییر در دبی سیال می تواند باعث نوسان و ایجاد ناپایداری در شرایط هیدرولیکی از جمله سرعت و فشار آن گردد. علت این تغییر و شدت آن می تواند ناشی از قطع و وصل جریان توسط شیرهای بهره برداری و یا خاموش و روشن شدن پمپ ها و عواملی مشابه باشد. گاهی اوقات فشارهای ناشی از قطع شدن جریان بسیار شدید بوده و می تواند باعث آسیب رسیدن به تجهیزات و سیستم لوله کشی گردد. به همین دلیل در این تحقیق به بررسی و تجزیه تحلیل انتشار و میرایی امواج ناشی از قطع و یا کاهش جریان در لوله های تحت فشار پرداخته شده است. در راستای انجام این تحقیق، از مدل فیزیکی جریان های میرا واقع در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز استفاده شده است. این سیستم دارای سیستم لوله کشی از جنس پلی اتیلن و به طول تقریبی 50 متر و با قطر خارجی حداکثر 75 میلی متر می باشد. نحوه اتصال لوله ها در آزمایشات این تحقیق به صورت سری می باشد. جهت نمونه برداری و ثبت تغییرات فشار در سیستم از تعدادی مبدل فشاری و یک دیتا لاگر با قابلیت ثبت هم زمان 8 کانال ورودی دیتا می باشد. آزمایشات این تحقیق در سه سناریو مختلف انجام گرفته است. در سناریو اول پارامتر مورد بررسی تغییر در زمان قطع شدن جریان (20 زمان بین 0.15 تا 5 ثانیه) و بررسی تأثیر آن بر روی امواج فشاری ایجاد شده است. سایر پارامترها شامل 5 دبی مختلف و سه قطر لوله می باشد و در سناریو دوم تأثیر کاهش دبی بر روی امواج فشاری می باشد. قطع جریان در این سری از آزمایشات به صورت سریع می باشد و سایر متغیرها شامل 3 دبی و 3 قطر مختلف می باشد. در سناریو سوم تغییرات سرعت موج فشاری در طول میرایی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. متغیرهای این آزمایشات 3 دبی مختلف در قطر 63 میلی متر می باشد. با توجه به نتایج این آزمایشات در سناریو اول مشاهده شد که با افزایش زمان قطع جریان مقدار حداکثر فشارها کاهش یافته و رابطه این متغیرها در رابطه استخراجی مشخص گردید. نتایج حاصل از سناریو دوم نیز به صورت یک رابطه استخراجی بیان گردیده است. با توجه به این نتایج هرچه نسبت دبی ثانویه به دبی اولیه بیشتر گردد میزان حداکثر فشارهای حاصل کاهش می یابد. نتایج سناریو سوم به صورت بحثی در چگونگی تغییر سرعت امواج در طول جریان میرا می باشد و با توجه به آن در طول میرایی امواج سرعت آن به صورت افزایشی بوده تا اینکه نهایتاً در مقداری نزدیک به سرعت تئوری امواج ثابت می گردد. شرایط آزمایشات این سناریو به صورتی است که دامنه تغییرات فشار در مقادیر منفی نیز قرار گیرد.