به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "water hammer" در نشریات گروه "فنی و مهندسی"

  • Ebrahim Sharififard, Mohammad Azizipour *, Javad Ahadiyan, Ali Haghighi
    Determining the creep function of viscoelastic pipes is one of the challenges of modeling these pipes to calibrate or determine defects. The present research aims to determine the creep function of viscoelastic pipes using transient flow pressure in the time and frequency domains. For this purpose, the proposed method is first implemented using a numerical example. The numerical part investigated the effect of signal sample size, the number of Kelvin-Voigt (K-V) elements, repeatability, and decision variables. Then, using an experimental test, the desired methodology has been evaluated. In this research, the K-V mechanical model was used to define the creep function, and its parameters, including elastic pressure wave speed, retardation times, and creep complaint coefficients, were calibrated. The results showed that using pressure signals in both time and frequency domains provides stable results for the investigated pipeline. Examining the effect of signal size showed that the creep function can be estimated with reasonable accuracy in the time domain with a few initial cycles. Also, 14.33 dimensionless frequency for a simple reservoir-pipe-valve system can provide accurate results in the frequency domain. The results of this research can be used as a suitable pre-processing to reduce the dimensions of inputs in models based on artificial intelligence.
    Keywords: Creep Function, Viscoelastic Pipelines, Water Hammer, Time Domain, Frequency Domain
  • مطهره ترشیزی، علی نصیریان*، حسین الیاسی، ناصر موسویان

    استفاده از شیرهای فشارشکن به منظور کاهش فشار سیستم های توزیع آب به حداقل مقدار موردنیاز، یکی از موثرترین راه ها برای کاهش نشت است. باز و بسته شدن شیرها، روشن و خاموش شدن پمپ و نوسان مصرف آب توسط یک مصرف کننده بزرگ، باعث به وجود آمدن جریان های گذرا می شود. تقابل بین جریان گذرا و یک شیر فشارشکن با تنظیم شیر سوزنی ثابت، ممکن است موجب تشدید امواج فشاری در سیستم توزیع آب شود. استفاده از شیرهای فشارشکن هوشمند می تواند نوسان فشار را محدود کند. در این پژوهش، خطی سازی ورودی- خروجی با بازخورد برای کنترل هوشمند شیر فشارشکن استفاده شد. نتایج این روش با نتایج استفاده از شیر فشارشکن با CNVS و کنترل کننده PID مقایسه شد. برای ارزیابی روش های پیشنهادی، یک شبکه نظری برگرفته شده از مراجع، استفاده شد. مصارف شبکه شامل مشترکین عادی و یک مصرف کننده بزرگ صنعتی بود. جریان چکش آبی ناشی از تغییرات مصرف، عملکرد شیر فشارشکن با CNVS، روش IOFL و کنترل کننده PID در نرم افزار سیمیولینک مدل سازی شد. نوسان هد در محل خروج شیر فشارشکن در CNVS از 18 تا 28 متر، در کنترل کننده PID و روش IOFL، 26 تا 28 متر بود. همچنین نتایج نشان داد که روش IOFL، نوسانات ملایم تر و کمتری نسبت به PID دارد. خطای جذر میانگین مربعات هد در محل خروج شیر با CNVS، کنترل کننده PID و IOFL به ترتیب برابر 6/1، 32/0 و 28/0 بود. بنابراین، روش IOFL، خطای کمتر و عملکرد بهتری نسبت به PID داشت. همچنین این روش با تبدیل معادلات غیرخطی سیستم به معادلات خطی، عملیات محاسباتی ساده تری داشت.

    کلید واژگان: شبکه توزیع آب, شیر فشارشکن, چکش آبی, کنترل کننده PID, خطی سازی بازخورد
    Motahare Torshizi, Ali Nasirian *, Hossein Eliasi, Naser Moosavian

    Using pressure reducing valves to reduce the pressure in water distribution systems to the minimum of required value is one of the most effective ways for leakage reduction. Valve opening/closing, switching a pump on/off and water consumption fluctuation by a large consumer cause transient flows. Interference between transient flow and a PRV with constant needle-valve setting may intensify pressure waves in WDS. Applying smart PRVs can limitpressure fluctuation. In this research, Input-output feedback linearization method has been used for smart PRV control. The results of this method have been compared with PRV with CNVS and proportional-integral-derivative controller. A theoretical network taken from references was used to evaluate the proposed methods. Network demands include normal consumers and an industrial large consumer. Water hammer caused by consumption variations, PRV with CNVS operation, IOFL method and PID controllers were modeled in Simulink. PRV outlet head fluctuation in PRV with CNVS is 18 to 28 m in PID controller and in IOFL method are 26 to 28 m. Also, the results showed that the IOFL method has smoother and less fluctuation than PID. Root-mean-square error for PRV outlet head in CNVS, PID controller and IOFL is 1.6, 0.32 and 0.28, respectively. Therefore, IOFL method has less error and better performance than PID. Also, this method has simpler computational operations by converting nonlinear system equations to linear equations.

    Keywords: Water Distribution Network, Pressure Reducing Valve, water hammer, PID Controller, Feedback linearization
  • Amir Saidani *, Ali Fourar, Fawaz Massouh
    The paper investigates the temperature effect on water hammers in an isothermal pressurized copper pipe rig, for single and two-phase flows. The study concerns pressure wave’s intensity, celerity, and attenuation. Also, the volume of cavities created during low-pressure periods is inspected. The mathematical model of hyperbolic equations is described by the dynamic and continuity equations, which have been transformed by the characteristics method into ordinary differential equations. Water hammer solver was built considering two different models of cavitation and column separation, the discrete vapor cavity model and the discrete gas cavity model. In addition to the quasi-steady friction model, two unsteady friction models were incorporated into the code, the convolution-based model proposed by Vardy and Brown and the instantaneous acceleration model proposed by Brunone. The simulations concern temperature range within 4°C to 95°C. Although the single and the two-phase water hammers don’t behave in the same manner, the results obtained with the different models, show a significant influence of the temperature.
    Keywords: Hydraulic transient, Water hammer, Cavitation, Column separation, Unsteady flow
  • رفعت محمدی*، محمد آقایی

    در این مقاله، ضربه قوچ ناشی از بستن سریع شیر در یک خط لوله با استفاده از حل عددی معادلات پیوستگی و اندازه حرکت شبیه سازی شده است. شبیه سازی برای یک روغن با لزجت زیاد و برای آب انجام شده است. رژیم اولیه در جریان آب آشفته و در جریان روغن، آرام بوده است. نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و برای هر دو جریان، تطابق خوبی میان نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی در زمان های مختلف به دست آمده است. کانتورهای سرعت سیال در زمان های مختلف، دو ناحیه با رفتار متفاوت را در جریان گذرا نشان داده است. ناحیه مجاور جداره لوله و ناحیه محور لوله. در ناحیه مجاور لوله تاثیرات لزجت سیال غالب بوده، گرادیان های سرعت بزرگتر است و تغییرات سرعت سریعتر رخ می دهد. در حالیکه ناحیه محور لوله تحت تاثیر نیروهای اینرسی سیال است. با کاهش لزجت و افزایش عدد رینولدز، ناحیه محور لوله بزرگتر می شود. همچنین مطالعه پارامتری انجام شده و تاثیر پارامترهای مختلف بر شدت ضربه قوچ مطالعه شده است. نتایج به دست آمده نشان داده که می توان با کاهش ضخامت و طول لوله، کاهش دبی جریان، و یا استفاده از لوله با مدول الاستیسیته کمتر، شدت ضربه قوچ را به میزان قابل توجهی کاهش داد. به طور مثال با کاهش طول لوله از 60 متر به 18 متر، شدت ضربه قوچ 11 درصد کاهش می یابد.

    کلید واژگان: ضربه قوچ, جریان گذرا, جریان تراکم پذیر, شبیه سازی عددی, امواج فشاری
    Rafat Mohammadi *, Mohammad Aghaei

    In this paper, the water hammer resulting from the fast closure of the valve in a pipeline is simulated using numerical solution of continuity and Navier-Stokes equations. Simulation has been performed for a high-viscosity oil and for water. The initial flow regime for water is turbulent and for the oil is laminar. The obtained results are compared with the experimental results and for both fluids, a good agreement between the simulation and experimental results at different times is obtained. Velocity contours at different times show two regions with different behavior in transient flow. The wall region and the pipe core region. In the wall region, the effects of fluid viscosity are dominant, the velocity gradients are sharper, and flow changes more rapidly. While the pipe core region is affected by fluid inertial forces. As the fluid viscosity decreases and the Reynolds number increases, the core region becomes larger. In addition, a parametric study has been conducted and the effect of different parameters on water hammer has been studied. The results show that by reducing the thickness or length of the pipe, reducing the mass flow rate, or using a pipe with a lower elastic modulus, the water hammer effects can be significantly reduced. For example, by reducing the length of the pipe from 60 meters to 18 meters, the maximum pressure decreases by 11%.

    Keywords: Water Hammer, Transient Flow, Compressible Flow, Numerical Simulation, Pressure Waves
  • H. M. Wang, S. Chen, K. L. Li, H. Q. Li, Z. Yang

    When check valve works in long distance or high lift liquid pipeline system, it is often subjected to water hammer. In this study, the UDF program was used to simulate the closing process of an axial flow check valve at the moment of pump shutdown, and the porous media model was applied to simulate the complete closing of the valve disc. It was found that there was local vacuum at the end of the valve disc at the moment when the valve was completely closed. The water hammer and characteristics of the force acting on the valve disc in the whole closing process were also obtained. In order to reduce the pressure surges on the valve disc and seat, a built-in critical damping was designed and added to the to the valve disc drive system. Since the spring force is directly proportional to the movement displacement of the valve disc, the elastic force and the speed of the valve disc reach the peak value when the valve is fully closed, while the damping force is directly proportional to the speed of the valve disc, therefore, the damping force increases gradually with the speed of the valve disc, which only produces the maximum damping force at the moment of fully closing, so as to reduce the slam shut, but has little effect on the closing time, thus adding damping is more effective than reducing the elastic force of spring. The current study provides a possible approach to protect the valve disc and seat of check valves in liquid supply and drainage systems.

    Keywords: Axial flow check valve, Closing motion, Water hammer, Spring stiffness, Damping
  • محمدعلی مشاک*، علیرضا کرامت

    جریان گذرا در لوله سبب رخداد اندرکنش بین دیواره لوله و سیال درون آن می شود که به وسیله یک مدل ریاضی که در آن خط لوله به عنوان یک تیر با بارگذاری ناشی از فشار سیال درون آن است قابل بررسی می باشد. مدل مورد نظر یک خط لوله حاوی جریان سیال است که در بالادست به مخزن و در پایین دست به یک شیر متصل است و با بسته شدن ناگهانی شیر تحت نیروهای ضربه قوچ قرار می گیرد. هدف بررسی امکان ناپایداری در این خط لوله در حالتی است که جابجایی های جانبی نسبتا زیاد و در عین حال کرنش ها کوچک هستند. مدل های متعارف تحلیل دینامیکی در تیرها که بر اساس فرضیات کرنش های بسیار کوچک (ε=∂u⁄∂x) بنا شده اند نمی توانند اثر جابجایی های جانبی زیاد را در معادلات حاکم منعکس کنند. در معادلات حاکم تنش های محوری بصورت خطی و کرنش ها به کمک کرنش غیرخطی فون-کارمن مدل می شوند. معادلات دیفرانسیل جزیی بدست آمده به وسیله روش اجزاء محدود در حوزه زمان حل می شوند. از سوی دیگر معادلات خطی ارتعاش جانبی در لوله بی بعد شده و با رسم نمودارهای فرکانس های بدون بعد در مقابل سرعت بدون بعد سیال، پایداری در حوزه فرکانس بررسی می شود. مشاهده شد که در طولهای گیرداری کوتاه معیار حوزه فرکانس (سرعت بدون بعد π و 2π به ترتیب برای شرایط تکیه گاهی دوسر مفصل و دوسر گیردار) بر سیستم حاکم است و معیار فشار بحرانی کمانش رفتار سیستم را پیش بینی نمی کند.

    کلید واژگان: اجزاء محدود غیر خطی, اندرکنش سیال-سازه, تحلیل حوزه فرکانس, ضربه قوچ, ناپایداری سازه ای
    MohammadAli Mashak *, Alireza Keramat

    Transient flow in a pipe would cause interaction between the fluid and the pipe wall. This interaction can be studied by a mathematical model in which the pipe considered as a beam under an applied fluid pressure loading. This model is a fluid filled pipeline that is connected to a tank in the upstream and to a valve in the downstream and undergoes forces of water hammer when there is a sudden closure in the valve. The aim is to study the possibility of instability in this pipeline when there are large lateral displacements and in the meantime small constrains. As conventional dynamic analysis models in beams which are based on the infinitesimal constrain theories (ε=∂u⁄∂x) cannot reflect the effect of large lateral displacements in the governing equations. In the governing equations the axial stresses are modeled as linear stresses and constrains are modeled by so called von Karman constrains as nonlinear constrains. The resulting partial differential equations are solved by the method of finite elements in the time domain. On the other hand the linearized equation of lateral vibration of a pipeline becomes dimensionless and by drawing the dimensionless frequencies versus the dimensionless fluid velocity, the stability of the pipeline is studied in the frequency domain. The results show that in shortly supported spans the frequency domain criterion (dimensionless fluid velocity π and 2π for pinned-pinned and fixed-fixed configurations accordingly) determines the pipeline stability behavior and so does not the critical bulking pressure.

    Keywords: Fluid-Structure Interaction, Frequency analysis, non-linear finite element, structural instability, water hammer
  • علیرضا کرامت*، علیرضا خاموشی، علی مجد

    بر خلاف مطالعات گذشته در جریان های غیر ماندگار سیالات غیر نیوتنی که از مدل های پیچیده دو بعدی جهت محاسبه گرادیان سرعت استفاده شده است در این تحقیق مدل های یک بعدی جهت محاسبه افت غیرماندگار به کار گرفته شده است که امکان پیاده سازی سریعتر و سرعت اجرایی بالاتری دارند. هدف اصلی این تحقیق بررسی پدیده ضربه قوچ در سیالات غیرنیوتنی از نوع توانی (Power law) با استفاده از مدل های برونون و زیلک می باشد. جهت محاسبه تنش برشی در رابطه مومنتم از مدل زیلک و برونون و به منظور حل معادلات از روش خطوط مشخصه ها جهت حل سیالات غیرنیوتنی استفاده شده است. مدل برونون بر این اساس حاکم است که، تنش برشی دیواره به دلیل تغییر شتاب، متناسب با شتاب سیال تغییر می کند. روش زیلک برای محاسبه ضریب اصطکاک غیر ماندگار، مدلی بر اساس انتگرال کانولوشن که به صورت تحلیلی هست را ارایه می دهد. برای بدست آوردن گرادیان سرعت سیال توانی در مدل زیلک، از گرادیان سرعت در حالت ماندگار استفاده شده است. در انتها برای حصول اطمینان از صحت آلگوریتم حل، نتایج عددی با نتایج مقالات دیگر مقایسه شده اند. نتایج حاصل از مدل سازی سیال غیر نیوتنی نشان دهنده تغییراتی قابل توجه در مقادیر فشار می باشند. فرمول های ارایه شده مشابه مدل های دو بعدی می توانند این تغییرات را شبیه سازی کنند. مطابق انتظار در شرایط جریان ماندگار یکسان، مقادیر حداکثر فشار با کاهش لزجت سیال کاهش می یابد. به عبارت دیگر، با کاهش لزجت سیال مقادیر افت در طول مسیر لوله کم خواهد شد که در نهایت سبب کاهش نرخ افزایش فشار می شود.

    کلید واژگان: ضربه قوچ, اصطکاک غیر ماندگار, مدل زیلک, مدل برونون, سیال مدل توانی
    Alireza Keramat *, Alireza Khamoshi, Ali Majd

    Unlike previous studies in Non-Newtonian fluids that use complex two-dimensional models to calculate the velocity gradient in this research one-dimensional models have been used to calculate non-residual losses that can be implemented faster And have higher execution speeds. The main objective of this research is to investigate the phenomenon of water hammer in Non-Newtonian fluids of power type (Power Law) using Brunon and Zeilke models. In order to calculate the shear stress in relation to the momentum of the Zeilke and Brunon model, and to solve the equations, the line characteristics of the nonlinear fluid solution have been used. The Brunon model is based on the assumption that the shear stress of the wall changes due to the acceleration of the acceleration, proportional to the acceleration of the fluid. Zilck's method for calculating unsteady friction coefficient presents a model based on the analytic integral of convolution. The velocity gradient in steady state is used to obtain the velocity gradient in the Zeilke model. Finally, numerical results are compared with the results of other papers to ensure the accuracy of the solution algorithm. The results of non-Newtonian fluid modeling show significant changes in pressure values. The proposed formulas, similar to the two-dimensional models, can simulate these changes. As expected in the same continuous flow conditions, the maximum pressure decreases with decreasing viscosity of the fluid. In other words, by decreasing the viscosity of the fluid, the amount of drop across the pipe path will be reduced.

    Keywords: water hammer, Unsteady friction, Zeilke model, Brunon model, Fluid model of power
  • سیده مریم موسوی فرد*، رضا روحی
    در مقاله حاضر، ستون جدایش در لوله های پر فشار تحت تاثیر وقوع ضربه قوچ بصورت عددی با استفاده از مدل-های یک بعدی و شبه دو بعدی گسسته حفره گازی مورد مطالعه و بررسی قرار داده میشود. مدل یک بعدی برپایه روش مشخصه ها مدلسازی شده و از مجموع اصطکاک ناماندگار برونون و اصطکاک شبه ماندگار برای شبیه سازی استهلاک انرژی استفاده می شود. در مدل پیشنهادی شبه دوبعدی، از معادلات مشخصه در راستای محور خط لوله و از معادلات تفاضل محدود در راستای شعاع برای مدل سازی ضربه قوچ استفاده شده و سپس با معادلات حاکمه مدل گسسته حفره گازی کوپل شده و مدل آشفتگی پنج لایه نیز برای شبیه سازی استهلاک انرژی بکار گرفته می شود. همچنین دینامیک رشد حباب ها و روند تغییرات دما و فشار درون حباب ها با استفاده از معادله رایلی-پلست نیز مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. از مطالعه نتایج مدل ها مشاهده می شود که مدل شبه دو بعدی در محاسبه استهلاک انرژی بویژه در سیکل های پایانی ضربه قوچ موفق تر عمل کرده است.
    کلید واژگان: ضربه قوچ, ستون جدایش, اصطکاک ناماندگار, مدل شبه دوبعدی, تنش برشی, معادله رایلی-پلست
    Seyedeh Maryam Mousavifard *, Reza Roohi
    Numerical Investigation of Column separation and Bubbles Growth in Water Hammer Maryam Mousavifard‎, Assistant Professor, Department of Civil Engineering‎, Faculty of engineering‎, Fasa University, Fasa, Iran Reza Roohi‎, Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering‎, Faculty of engineering‎, Fasa University, Fasa, Iran Introduction In modern hydraulic systems, when a sudden change occurs in fluid velocity because of any reasons (sudden pump stroke, valve closure, etc.), it will be followed by intense pressure fluctuations in the system, which is referred to water hemmer. If the fluctuations decrease to less than the vapor pressure of the fluid, the separation column will occur. In general, two cases can be distinguished: either the pressure drops below the saturation pressure but keeps above the vapor pressure, or the pressure drops to the vapor pressure of the liquid. In the former case, gaseous cavitation takes place, characterized by the presence of a large number of gas nuclei. When the pressure drops suddenly, a significant gas release may occur. In the latter case, vaporous cavitation takes place, and when the fluid pressure drops to its vapor pressure, a sudden growth of the nuclei containing vapor occurs. In general, there are two basic assumptions to describe the phenomenon of cavitation: discrete and distributed cavitation. In discrete cavitation, the vapor or gas cavities create discontinuity in fluid. In this case, it is assumed that the vapor and gas cavities occur at computational nodes, when the pressure reaches less than the vapor pressure of the fluid or the saturation pressure. In distributed cavitation, the two phases of the liquid and the vapor (or the gas) are simultaneously solved, and the vapor (or gas) cavities are continuously exist all over the fluid. Methodology In this paper, the column separation in pressurized pipes affected by water hammer is numerically investigated using one-dimensional and quasi-two-dimensional models of gas cavity. A one-dimensional model is modeled based on the method of characteristics, and the energy dissipation is simulated using the summation of the Brunone unsteady friction and quasi-steady friction. In the proposed quasi-two-dimensional model, the characteristic equations along the pipeline axis and the finite difference equations along the pipe radius are used to simulate water hammer, and then the governing equations of discrete gas cavity model is coupled with the primary model, and the five-layer turbulence model was also used to simulate the energy dissipation. It should be noted that, in the quasi two dimensional model of separation column, like the one-dimensional model, the velocity on the upstream and downstream of each computing node will not be equal. Free gas distribution throughout liquid in a homogeneous mix in a pipeline yields a wave propagation velocity that is strongly pressure dependent. Results and Discussion After verifying the developed models by experimental data, the total shear stress is studied in some initial cycles of water hammer. In the second part of the paper, the dynamics of bubble growth and the process of temperature and pressure variation within the bubbles are also analyzed using the Rayleigh-Plesset equation. The growth of bubbles in the fluid is a function of a variety of variables such as applied pressure, fluid surface tension, evaporation pressure in fluid temperature and viscosity. Conclusion - the quasi-two-dimensional model has been more successful in calculating energy depreciation, especially in the final cycles of water hammer. - Regarding the head oscillation shape, it can be evaluated that the quasi 2D DGCM improved the energy losses reproduction, and reproduces the experimental spikes successfully even in final cycles of experimental runs. - The 1D model of DGCM reproduce the first oscillations of the experimental data successfully, but in final cycles, does not predict the shape of head oscillations successfully and does not stay in phase with experimental data. - According to the shear stress diagrams it can be concluded that in high pressure pulses, the total shear stress is negative and it is positive in low pressure pulses. - The difference between the minimum and maximum radius is about 0.5 μm. Considering the average radius of the bubbles and the relationship between the radius of the bubbles and the gas phase volume, the 85 to 125% increase in the volume of the gas phase in the fluid during the periodic pressure fluctuations process, is visible. - It should be noted that in spite of the fact that the maximum pressure inside the bubbles (the driving force for the growth of bubbles) is greater than the external pressure, the high dependence of the internal gas pressure on the radius of the bubbles and the dynamic behavior of the system, lead to periodic changes. In other words, the strong growth of the resistive force by reducing the radius of the bubbles prevents significant contraction in them, and again, by reducing the pressure head in the fluid, the growth of the bubbles will be renewed to reach the initial radius. Keywords: Water hammer; Column separation; unsteady friction; quasi two Dimensional model; shear stress; Rayleigh Plesset equation
    Keywords: water hammer, Column separation, Unsteady friction, quasi two dimensional model, Shear Stress, Rayleigh- Plesset equation
  • نیما اسدی ده میراحمدی*، یوسف اسمعیلی
    نظر به اهمیت بررسی دقیق ضربه قوچ در شبکه های لوله کشی و خطوط انتقال مایعات در تحقیق حاضر دو پارامتر قطر و سرعت سیال در یک خط لوله، به روش آزمایشگاهی و شبیه سازی توسط نرم افزار همر مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق بر روی شش نوع لوله با جنس های مختلفی که شامل برنجی، فولادی، پنج لایه، مسی و PVC و با فرض بر اینکه علت ایجاد ضربه قوچ بسته شدن سریع شیر می باشد، آزمایش انجام شد. آزمایشات نشان دادند که زمان بسته شدن شیر یکی دیگر از عوامل مهم در این پدیده می باشد. با انجام آزمایش در دو حالت آرام بسته شدن و سریع بسته شدن شیر آب نتایج نشان دادند هر چه مدت زمان بسته شدن شیر طولانی تر باشد اثر ضربه قوچ کمتر شده و موج های حاصل زودتر میرا می شوند .همچنین با بررسی بر روی قطر لوله ها نتایج بدست آمده حاکی از آن است افزایش قطر لوله منجر به افزایش دبی شده و به دنبال خود سرعت سیال در خط لوله بیشتر می شود و اثر ضربه قوچ نیز با افزایش قطر شدیدتر می گردد. این پدیده نشان میدهد تاثیر افزایش سرعت سیال نسبت به اثر قطر بیشتر است.
    کلید واژگان: ضربه قوچ, روش تجربی, نرم افزار همر, قطر لوله, سرعت سیال
    Nima Asadi Dehmirahmadi *, Yousof Esmaeili
    Due to the importance of water hammer in pipe network and pipe containing liquids in this paper, the diameter of pipe and the velocity of fluid were considered experimentally in laboratory and simulated the problem in HAMMER software. In this study, the tests were carried out with six different types of materials (Brass, Carbon Steel, Copper, Five layer and PVC). It was assumed that valve which causes water hammer was closed fast. Also, how valve closing, is another important issue for this phenomenon. The tests in two modes slow and fast closing valve results showed if it takes more time to close, water hammer is less and the waves would fade faster. Also by examining the results indicate that the diameter of the pipes increasing pipe's diameter, increases the mess flow and fluid's velocity therefore effect of water hammer increases. This phenomenon shows that effect of increasing fluid velocity is more powerful than increasing pipe diameter.
    Keywords: water hammer, empirical method, hammer software, pipe diameter, Velocity
  • پوریا آسیابان *، منوچهر فتحی مقدم
    هدفاین پژوهش بررسی امکان حفاظت بخش هایی از خط لوله در مقابل ضربه قوچ بود که با ایجاد ساختارهای متخلخل در مسیر خط لوله انجام شد و برای انجام آن از موج شکن های متخلخل که برای حفاظت سواحل ایجاد می شود، الهام گرفته شد. از این رو در یک سامانه آزمایشگاهی که در آن خط لوله توسط یک پمپ تغذیه می شد و توسط شیری در بالادست امکان ایجاد ضربه قوچ وجود داشت، ساختارهای متخلخلی تعبیه شد. این ساختارهای متخلخل همگن توسط ذرات کاملا کروی با قطرهای متفاوت، سنگدانه‏های تیزگوشه با قطرهای متفاوت و در طول‏های متفاوت ایجاد شد و در خط لوله تحت شرایط وقوع ضربه قوچ مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشینه فشار در سیکل اول ضربه قوچ، در پایین‏دست ساختار متخلخل به مقدار 95/0 تا 6/0 از مقدار متناظر در بالادست ساختار متخلخل کمتر است؛ اما در سایر سیکل‏ها فشار بالادست و پایین‏دست بسیار به هم نزدیک است. به طور کلی نمی‏توان گفت که یک ساختار متخلخل نواحی پایین‏دست خود را در مقابل امواج فشاری ضربه قوچ حفاظت می‏کند اما نوسانات فشاری در یک لوله حاوی ساختار متخلخل کمتر از نوسانات فشار در یک لوله با مسیر کاملا باز در دبی مشابه است. این مسئله در بالادست و پایین‏دست ساختار متخلخل صادق است. مطابق نتایج، دلیل آن کاهش سرعت انتشار موج فشاری بر اثر وجود ساختار متخلخل تشخیص داده شد. نتایج نشان می دهد که ساختارهای متخلخل می توانند در شرایط خاص برای کنترل نوسانات فشار در خطوط لوله به کار برده شوند و پیشنهاد می شود در تحقیقات آینده، اجرای عملیاتی آن بررسی شود.
    کلید واژگان: ساختار متخلخل, ضربه قوچ, نوسانات فشار, نرخ میرایی
    Poria Asiaban*, Manouchehr Fathi Moghadam
    This study was initiated to investigate the use of a porous structure in some parts of a pipeline to protect it against water hammer pressure wave. This study was inspired by the utilization of porous breakwaters which are commonly used to protect coastal areas. To fulfill the main objective of the study, different porous structures were installed in an experimental pipeline fed by a pump. The water hammer was induced by an upstream valve. The homogeneous porous structures were made up of spherical beads or broken rocks in different sizes and filled them in pipes with different lengths and subject them under different water hammer conditions. Results obtained from this study showed that during the first cycle of water hammer wave, the ratio of maximum pressure downstream of porous structure to the corresponding value in upstream is between 0.6 to 0.95, respectively. This pressure difference decreased drastically in next cycles. Generally, it can be conclude that an insignificant protection gained from a porous structure in downstream from water hammer; however, the overall pressure fluctuations in the pipe filled with a porous structure was less than a fully open pipe under the same discharge rates and the same water hammer condition. The results showed that porous structures in particular condition could be used to control pressure oscillations in piplines and it is proposed to consider practical aspects of this idea in future researches.
    Keywords: Porous Structure, Water Hammer, Pressure Fluctuations, Attenuation Rate
  • رامتین معینی
    در این تحقیق مدلسازی رفتار هیدرولیکی مخزن ضربه گیر ساده مورد بررسی می شود که در آن مخزن ضربه گیر ساده با دو فرض لوله بدون اصطکاک و با اصطکاک و در دو حالت بستن تدریجی و ناگهانی شیر بررسی می شود. معادلات حاکم بر مساله با استفاده از چهار روش از دسته روش های تفاضل های محدود به نام های اولر صریح، اولر ضمنی، حدس و اصلاح اولر و رانگ کوتای مرتبه چهارم حل شده و نتایج حاصل از حل مساله نمونه با استفاده از تمامی روش ها در حالت های مختلف، تجزیه و تحلیل می شود. مقایسه نتایج نشان دهنده انست که در تمامی حالت ها دامنه تغییرات سطح سیال با استفاده از روش اولر ضمنی در مقایسه با سایر روش ها کمتر می باشد. به عبارت دیگر در حالت لوله بدون اصطکاک، دامنه نوسانات بدست آمده با استفاده از روش اولر ضمنی به طور متوسط حدود 3 درصد کمتر از روش رانگ کوتای مرتبه چهار بوده و در حالت لوله با اصطکاک دامنه نوسانات بدست آمده با استفاده از روش اولر ضمنی به ترتیب به طور متوسط حدود 4، 3 و 2 درصد کمتر از روش های اولر صریح، حدس و اصلاح اولر و رانگ کوتای مرتبه چهار می باشد. علاوه بر این در حالت لوله بدون اصطکاک نتایج در روش اولر ضمنی در مقایسه با سایر روش ها سریعتر همگرا شده و در حالت لوله با اصطکاک نتایج در روش رانگ کوتای مرتبه چهارم در مقایسه با سایر روش ها سریعتر همگرا می شود.
    کلید واژگان: ضربه قوچ, مخزن ضربه گیر ساده, روش تفاضل محدود, مدلسازی عددی
    ramtin moeini
    In this paper, the hydraulic modeling of a simple surge tank with two assumptions of with or without friction condition at both gradually and suddenly valve closing is studied. The four different kinds of the finite difference method called the Explicit Euler, Implicit Euler, Predictor-Corrector Euler and Rung-Kutta methods are used to solve hydraulic equations and the results are presented and compared. Comparison of the results shows that in all cases, by using the Implicit Euler method, the fluid level variation is less than other available methods. In other words, the fluid level variation obtained using Implicit Euler is about 3 percent less than that obtained using Rung-Kutta method at without friction condition. In addition, at friction condition, the fluid level variation obtained using Implicit Euler is about 4, 3 and 2 percent less than that obtained using Explicit Euler, Predictor-Corrector Euler and Rung-Kutta methods, respectively. Moreover, the results converge faster than the other methods at without friction condition using Implicit Euler method and finally the results converge faster than the other methods at friction condition using Rung-Kutta method.
    Keywords: Water hammer, Simple surge tank, Finite Difference Method, Numerical Modeling
  • رسول قبادیان*، سید احسان فاطمی، آتنا حاضری
    بهینه سازی شبکه های آبیاری تحت فشار به منظور کاهش دادن هزینه ها تاکنون تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است. در این تحقیقات غالبا بهینه سازی با استفاده از کد های آماده و یا جعبه ابزار های متداول انجام شده است. کد توسعه داده شده در این تحقیق که مبتنی بر بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک می باشد به هر یک از قطر های موجود در بازار یک عدد صحیح اختصاص می دهد. سپس با انجام عملیات تقاطع، جهش و جایگزینی با رویکرد نخبه گرایی بر روی مجموعه کروموزوم ها قطر های بهینه انتخاب و به زیر برنامه محاسبه ضربه قوچ فرستاده می شود. پس از محاسبه فشار های مازاد مجددا به مدل بهینه سازی برمی گردیم. در این مرحله قیود حداکثر فشار کاری با قیود فشار ترکیدگی لوله جایگرین می شوند و مجددا قطرهای بهینه محاسبه و به مدل ضربه قوچ فرستاده می شوند. نتایج این تحقیق نشان داد در مقایسه با شرایط موجود طراحی بهینه هزینه اجرای خطوط لوله شبکه آبیاری تحت فشار اسماعیل آباد لرستان را از 28/825935 به 37/730958 دلار کاهش می دهدکه معادل 5/11 درصد هزینه اجرای خطوط لوله شبکه می باشد. از طرفی محاسبات نشان داد تنها با تغییر قطر 3 خط لوله از 16 خط لوله موجود در سیستم می توان اضافه فشار ناشی از ضربه قوچ به علت بستن سریع همه شیرهای انتهایی خطوط لوله اصلی در مدت زمان کمتر از یک ثانیه را کنترل نمود. در این حالت هزینه اجرای خطوط لوله از37/730958 دلار به 28/775511 دلار یعنی حدود 1/6 درصد افزایش می یابد.
    کلید واژگان: بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک, ضربه قوچ, آبیاری بارانی, شبکه اسماعیل آباد
    Seyed Ehsan Fatemi, Atena Hazeri, Rasuol Ghobadiyan *
    Optimization and modeling of the pressurized irrigation system in other to reduce their construction cost has attracted many scientists up to the present time. Optimization of these irrigation systems has often been conducted by using available commercial codes or toolbox's of conventional evolutionary algorithms combined with hydraulic models. Developed code that is based on genetic algorithm assigns an integer numeric to each available diameter. Then, by applying the cross-over, mutation and reinsertion with elitism approach on set of chromosomes optimum diameter of pipes are selected. Optimum diameters are sent to another subroutine that has been developed to simulating water hammer pressure in which maximum pressures due to water hammer phenomenon in all pipe are calculated. Then, calculated maximum pressures are sent to optimization subroutine again where constrains of working pressure are substituted by the bursting pressure constrains. Exchange of information between optimization and hammer models continues so that the calculated optimal diameters have not change. The results showed that optimized design by the present model reduces cost of implementation of pipelines of Ismailabad irrigation network from 825935.28$ to 730958.37$ which is equivalent to 11.5% of the cost of implementing of the pipelines.Also the results showed that by changing diameter of 3 pipes of 16 existing pipes we can control excess pressure of water hammer due to rapid closing of all valve at the end of pipelines during less than 1 second. In this case the cost of implementing of the pipelines increases 6.1% e.g. from 730958.37$ to 775511.5$.
    Keywords: Optimization, Genetic Algorithm, water hammer, Sprinkler irrigation, Ismailabad irrigation network
  • علیرضا خوش فطرت، رسول دانشفراز، جواد بهمنش *
    در شرایط جریان گذرا رفتار خطوط انتقال آب بر اساس مشخصات آنها تغییر می یابد. در پژوهش حاضر فشار با یک فشارسنج حساس و سریع در خطوط انتقال آب بوکان و پیرانشهر اندازه گیری شد. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار بنتلی همر انجام پذیرفت. افت اصطکاک با روش های مختلف محاسبه شد. نتایج نشان داد که روش ناپایدار ویتکوفسکی در مقایسه با سایر روش ها، حداقل خطا را دارد. افزایش سرعت موج، بر فشارهای حداکثر، اثر مستقیم و بر فشارهای حداقل، اثر معکوس داشت. در خط انتقال کوتاه تر، کاهش سرعت موج بر فشار حداکثر، اثر مستقیم و بر فشار حداقل اثر معکوس داشت. خط انتقال طولانی احتمال تخریب بیشتری داشت و حداقل و حداکثر فشار در پریود اول به وقوع پیوست. خط انتقال با طول کمتر دارای نوسانات فشار سریع تری بود و حداقل فشار در پریود اول رخ نداد. تطابق از نظر پریود زمانی در زمان های ابتدایی وجود داشت و در خط انتقال با طول زیاد تا انتهای داده برداری حفظ شد. با گذر زمان این تطابق در خط انتقال کوتاه تر حذف شد.
    کلید واژگان: شبیه سازی, ضربه قوچ, ناپایدار ویتکوفسکی, بوکان, پیرانشهر
    Alireza Khoshfetrat, Rasool Daneshfaraz, Javad Behmanesh *
    Under transient flow condition, the behavior of water conveyance system varies according to their characteristics. In the present study, the pressure was measured using a fast and sensitive pressure gauge in Bukan and Piranshahr water conveyance system. The pressure simulation was conducted using Bentley Hammer software. The friction head loss was calculated by different methods. The results showed that Unsteady Vitkovsky method had minimum error comparing with other methods. Wave velocity increase had direct effect on maximum pressures while velocity decrease affected minimum pressures. In a shorter water conveyance system, the reduction of wave velocity had direct effect on maximum pressure. Destruction to the long conveyance system was more probable and maximum and minimum pressures occurred during the first period. Shorter conveyance system had more pressure fluctuations and the minimum pressure did not occur in the first period. Coincidence of periods happened at the beginning and continued untill the end of data recording in the longer conveyance system. However, as time passed by, such coincidence did not occure in shorter conveyance system.
    Keywords: Simulation, water hammer, Unsteady Vitkovsky, Bukan, Piranshahr
  • نازیلا کاردان *، یوسف حسن زاده، حسین خیری

    ضربه ی قوچ یکی از پدیده های مخرب هیدرودینامیکی است که در بیشتر ایستگاه های پمپاژ، خطوط انتقال آب و نیروگاه های برق آبی ایجاد می شود. نظر به آثار مخرب پدیده ی مذکور بر روی خطوط انتقال آب و تاسیسات برق آبی، درنظر گرفتن نوسان های پارامترهای مختلف نظیر سرعت و فشار می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در طراحی ایمن خطوط انتقال آب داشته باشد. یکی از روش های کنترل نوسان های ذکرشده در هنگام وقوع پدیده ی ضربه ی قوچ، احداث مخزن موج گیر در مسیر انتقال است. در پژوهش حاضر، ضمن تشریح عملکرد انواع مخازن موج گیر و نقش آن ها در تعدیل فشارهای مثبت و منفی خطوط انتقال نیروگاه برق آبی، دو نوع مخزن گیر ساده و تفاضلی روزنه دار انتخاب و تاثیر هر کدام در تغییرات فشار و سرعت در طول خط لوله ی انتقال بررسی شده است. برای تحلیل معادلات حاکم بر پدیده، از روش تفاضل محدود استفاده شده و گسسته سازی معادلات و حل آن ها در نرم افزار مطلب انجام شده است. نتایج به دست آمده از تحلیل عددی نشان داده است که مخزن موج گیر تفاضلی می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در استهلاک انرژی و کاهش نوسان های تراز آب مخزن داشته باشد که این تاثیر موجب کاهش 40 درصدی ابعاد مخزن تفاضلی نسبت به مخزن ساده شده است. به لحاظ کنترل نوسان های فشار نیز مخزن موج گیر تفاضلی به مراتب عملکرد بهتری نسبت به مخزن ساده داشته است.

    کلید واژگان: ضربه ی قوچ, مخازن موج گیر, مخزن موج گیر تفاضلی, نوسان جرم, روش تفاضل محدود
    N. KARDAN, Y. HASSANZADEH, H. KHEIRY

    Water hammer is one of the destructive hydrodynamic phenomena which established in most pumping stations, transmission lines and hydroelectric power plants. Fluid distribution systems and hydropower plants can be severely damaged by water hammer. Water hammer is the forceful slam, bang, or shudder that occurs in pipes when a sudden change in fluid velocity creates a significant change in fluid pressure. Since this phenomenon can force destructive effects on transmission lines and hydroelectric power plants (Turbines and pipelines), so it is essential to investigate the influence of water hammer (positive and negative pressure waves) along the transmission lines. One of the methods to reduce the effect of water hammer effects is to establish a surge tank in hydraulic pipelines. Surge problems are encountered in connection with unsteady state of flow of fluids in pipelines. In general a surge tank is designed to reduce the distance between the free water surface and turbine thereby reducing the water hammer effects on penstock and also protect upstream tunnel from high pressure rises. The other function is to serve as a supply tank to the turbine when the water in pipe is accelerating during increased load conditions and as a storage tank when the water is decelerating during reduced load conditions. In the present study, while describing the performance of different surge tanks and their role in adjustment the negative and positive pressures in transmission lines of hydroelectric power, two types of surge tanks (i.e., simple and differential) are selected and investigated their action on variations of flow pressure and velocity along the pipe lines. Also, regarding to the economic considerations, the dimensions of surge tanks have been optimized. Finding the optima position of tanks according the oscillations of water surface is another evaluated of items in present study. For analyzing the equations by finite difference technique, discretization of equations has been conducted in Matlab. The results revealed that the differential surge tanks are more efficient and economical than simple ones up to 40%. Also the half of transmission length at upstream of turbines are determined as the optima position of surge tanks.

    Keywords: Water Hammer, Surge Tanks, Mass Oscillations, Optima Dimensions, Finite Difference Technique
  • اسرین بهرامی، جعفر مامی زاده *، علیرضا حسینی، حمیدرضا لطفی زاده
    هرگاه در خطوط انتقال یا شبکه ها ی توزیع آب ، به هر دلیلی سرعت سیال به طور ناگهانی متوقف شود، امواج فشاری در لوله ها به وجود می آید که این امواج می توانند چندین برابر فشار کار کرد پمپ فشار تولید نموده و موجب به وجود آمدن تنش های زیادی در اجزای شبکه و بروز پدیده ضربه قوچ -گردند. امروزه در کلیه طرح های انتقال آب، مطالعه دقیق ضربه قوچ به عنوان یک امر لازم و ضروری می باشد تا با شناخت کامل اثر آن، برای کنترل اثرات سوء این فرآیند تمهیدات مناسب اتخاذ گردد. در این تحقیق از نرم افزار Water Hammer V8i برای تحلیل ضربه قوچ خط انتقال آب پایانه مرزی شهرستان مهران استفاده شد. مطالعه حاضر در سه مرحله به صورت شبیه سازی بدون تجهیزات حفاظتی، با تجهیزات حفاظتی و تجهیزات پیشنهادی مشاور صورت گرفت. نتایج تحقیق نشان داد در حالت بدون تجهیزات حفاظتی فشارهای منفی زیادی در طول خط انتقال بوجودآمده و می بایست کنترل گردند. در مرحله بعدی ترکیب های مختلف تانک ضربه گیر و شیر هوا پیشنهاد گردید. نتایج شبیه سازی های متعدد نشان داد که تانک ضربه گیر 2 متر مکعبی و 3 عدد شیر هوای 50 میلیمتری قادر به کنترل فشار های منفی در طول خط می باشد.
    کلید واژگان: ضربه قوچ, خط انتقال آب, تانک ضربه گیر, شیرهوا, Water Hammer V8i
    Asrin Bahrami, Jafar Mamizadeh *, Alireza Hosseini, Hamidreza Lotfizadeh
    Whenever and for any reason the velocity of the fluid ceases in the transfer line or water distribution networks, pressure waves will form in the pipe lines, which can produce a pressure several times more than a pressure pump’s output and lead to a great deal of tension on network’s components, which in turn will cause the water hammer phenomenon. Today, in every water transfer project, a detailed study on the water hammer phenomenon is essential, so that with a full recognition of this process’s adverse effects, the adequate measures would be taken to deal with it.This study uses Water Hammer V8i software to analyze the water hammer of Mehran city’s border terminal water conveyance pipe. The study was executed in 3 phases of simulation with protective equipment, without the protective equipment and with consultant’s recommended equipment. The results indicate that in the phase without the protective equipment, a great deal of negative pressure builds up along the water conveyance pipe line that needs to be controlled. In the next step, various combinations of Hydropneumatic tank and air valves were suggested. The results of several simulations showed that a 2 square meter Hydropneumatic tank and 3 fifty millimeter air valves will be capable of controlling the negative pressure along the pipe line.
    Keywords: water hammer, in Water Conveyance, Hydropneumatic Tank, Water Hammer V8i
  • F. Khalighi, A. Ahmadi, A. Keramat
    Four explicit finite difference schemes, including Lax-Friedrichs, Nessyahu-Tadmor, Lax-Wendroff and Lax-Wendroff with a nonlinear filter are applied to solve water hammer equations. The schemes solve the equations in a reservoir-pipe-valve with an instantaneous and gradual closure of the valve boundary. The computational results are compared with those of the method of characteristics (MOC), and with the results of Godunov''s scheme to verify the proposed numerical solution. The computations reveal that the proposed Lax-Friedrichs and Nessyahu-Tadmor schemes can predict the discontinuities in fluid pressure with an acceptable order of accuracy in cases of instantaneous and gradual closure. However, Lax-Wendroff and Lax-Wendroff with nonlinear filter schemes fail to predict the pressure discontinuities in instantaneous closure. The independency of time and space steps in these schemes are allowed to set different spatial grid size with a unique time step, thus increasing the efficiency with respect to the conventional MOC. In these schemes, no Riemann problems are solved; hence field-by-field decompositions are avoided. As provided in the results, this leads to reduced run times compared to the Godunov scheme.
    Keywords: Water hammer, Lax, Friedrichs, Nessyahu, Tadmor, Lax, Wendroff, Method of Characteristics, Godunov's method
  • F. Khalighi*, A. Ahmadi, A. Keramat
    Fluid-structure interaction (FSI) occurs when the dynamic water hammer forces cause vibrations in the pipe wall. FSI in pipe systems due to Poisson and junction coupling has been the center of attention in recent years. It causes fluctuations in pressure heads and vibrations in the pipe wall. The governing equations of this phenomenon include a system of first order hyperbolic partial differential equations (PDEs) in terms of hydraulic and structural quantities. In the present paper, a two-step variant of the Lax-Friedrichs (LxF) method, and a method based on the Nessyahu-Tadmor (NT) are used to simulate FSI in a reservoir-pipe-valve system. The computational results are compared with those of the Method of Characteristics (MOC), Godunov's scheme and also the exact solution of linear hyperbolic fourequation system to verify the proposed numerical solution. The results reveal that the proposed LxF and NT schemes can predict discontinuity in fluid pressure with an acceptable order of accuracy. The independency of time and space steps allows for setting different spatial grid sizes with a unique time step, thus increasing the accuracy with respect to the conventional MOC. In these schemes, no Riemann problems were solved and hence field-by-field decompositions were avoided which led to reduced run times compared with Godunov scheme.
    Keywords: Fluid, structure Interaction, Lax, Friedrichs Method, Nessyahu, Tadmor Method, Water Hammer
  • D. Qian*, L. Yu
    This work proposes a neural-fuzzy sliding mode control scheme for a hydro-turbine speed governor system. Considering the assumption of elastic water hammer, a nonlinear mode of the hydro-turbine governor system is established. By linearizing this mode, a sliding mode controller is designed. The linearized mode is subject to uncertainties. The uncertainties are generated in the process of linearization. A radial basis function (RBF) neural network is introduced to compensate for the uncertainties. The update formulas for the neural networks are derived from the Lyapunov direct method. For the chattering phenomenon of the sliding mode control, a fuzzy logic inference system is adopted. In the sense of Lyapunov, the asymptotical stability of the system can be guaranteed. Compared with the internal mode control and the conventional PID control method, some numerical simulations verify the feasibility and robustness of the proposed scheme.
    Keywords: Hydropower Plant, Speed Governor, Water Hammer, Neural Network, Fuzzy Logic, sliding mode control, Chattering
  • مریم روحانی، محمدهادی افشار
    طراحی بهینه سیستم انتقال از موضوعات مهمی است که امروزه صنعت آب با آن روبرو است. در این تحقیق، طراحی بهینه قطر و ضخامت لوله های سیستم انتقال با استفاده از دو روش الگوریتم ژنتیک و بهینه سازی ریاضی، برای جلوگیری از انتشار ضربه قوچ در سیستم در اثر بسته شدن شیر انجام شد. به منظور شبیه سازی جریان گذرا از روش خطوط مشخصه که دارای سرعت بالایی است، استفاده شد. مسئله طراحی بهینه سیستم انتقال، همان گونه که از طبیعت آن مشخص است، مسئله ای مقید بوده که حل آن نیازمند استفاده از روش های بهینه سازی مقید است. با استفاده از توابع جریمه خارجی، مسئله مقید مورد نظر به مسئله ای نامقید تبدیل شد. تابع هدف مسئله به صورت کمینه کردن هزینه خرید و نصب لوله ها منظور شد. به منظور نشان دادن کارایی روش های ارائه شده، طراحی بهینه یک سیستم انتقال با استفاده از دو روش بهینه سازی ریاضی و الگوریتم ژنتیک انجام شد. مقایسه نتایج این دو روش نشان داد که جواب به دست آمده از روش بهینه سازی ریاضی اندکی بهتر از نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک است.
    کلید واژگان: ضربه قوچ, شیر کنترل, مخزن آب, الگوریتم ژنتیک, بهینه سازی ریاضی
    In recent years، the optimal design of pipeline systems has become increasingly important in the water industry. In this study، the two methods of genetic algorithm and mathematical optimization were employed for the optimal design of pipeline systems with the objective of avoiding the water hammer effect caused by valve closure. The problem of optimal design of a pipeline system is a constrained one which should be converted to an unconstrained optimization problem using an external penalty function approach in the mathematical programming method. The quality of the optimal solution greatly depends on the value of the penalty factor that is calculated by the iterative method during the optimization procedure such that the computational effort is simultaneously minimized. The results obtained were used to compare the GA and mathematical optimization methods employed to determine their efficiency and capabilities for the problem under consideration. It was found that the mathematical optimization method exhibited a slightly better performance compared to the GA method.
    Keywords: Water Hammer, Valve, Reservoir, Genetic Algorithm, Mathematical Optimization
  • کیومرث روشنگر، پدرام پورحیدر
    تغییر ناگهانی شرایط مرزی در سیستم های انتقال آب مانند باز و بسته شدن ناگهانی شیر فلکه و روشن و خاموش شدن ناگهانی پمپ و توربین، باعث ایجاد جریان گذرایی می شود که اصطلاحا ضربه قوچ نامیده می شود. این پژوهش، یک مطالعه موردی بود که در آن پارامترهای موثر موجود در خط انتقال نظیر جنس لوله و غیره و تاسیسات کاهنده ضربه قوچ به منظور کاهش اثرات ناشی از این پدیده بررسی شد. این کار با مدل سازی یک مثال عملی شامل خط انتقال آب از ایستگاه پمپاژ در نزدیکی شهرک مسکونی شهید شیردم به مخزن بالادست منطقه، واقع در شهر تهران به کمک نرم افزار Bentley HammerXMV:8 انجام شد. بررسی و مقایسه نتایج حاصله نشان داد که لوله GRP نسبت به لوله آزبست سیمانی، مقدار 49/1 کیلوپاسکال و نسبت به لوله آهنی مقدار 50/3 کیلوپاسکال، کاهش فشار داشته است. بررسی مقایسه ای سیستم های حفاظتی حاکی از این بود که اولا مخازن ضربه گیر در کنترل فشار بهتر از سایر لوازم حفاظتی عمل نمودند به طوری که فشار بیشینه به میزان 3/9 بار، نسبت به چرخ طیار و 5 بار، نسبت به شیر یک طرفه کاهش داشت و ثانیا در به کارگیری ترکیبی عوامل حفاظتی، کاربرد همزمان مخزن بار ضربه گیر با چرخ طیار، ایده آل ترین روش برای کنترل ضربه قوچ در این مطالعه موردی بود.
    کلید واژگان: ضربه قوچ, مخازن ضربه گیر, چرخ طیار, Bentley Hammer
    Sudden changes in the boundary conditions of water transmission systems, such as sudden opening and closing of valves or abrupt on and off switching of pumps and turbines cause a transient flow called ‘water hammer’. In this study, comparisons were made between the effective parameters including pipeline material, on the one hand, and the equipment and tools available for reducing the effects of water hammer, on the other. For this purpose, a practical example of a water transmission line from a pumping station located near Shahid Shirdom Residential District to the upstream reservoir in Tehran was used for modeling by the Bentley Hammer XMV: 8 software. The results obtained for the different parameters and options were compared and it was revealed that, regarding the pipe material, GRP pipes reduced pressure by 49.1 Kpa compared to the Asbestos cement pipes and by 50.3 Kpa compared to the iron pipes. Comparison of the results for the protective systems indicated that the surge tank outperformed the other alternatives in controlling pressure such that maximum pressure was reduced by 3.9 bar when using surge tanks compared to the flywheel and by 5 bar compared to the check valve. Finally, it was found that the concurrent use of the surge tank and the flywheel would be the most ideal method for controlling the water hammer effects.
    Keywords: Water Hammer, Surge Tanks, Flywheel, Case Study, Bentley Hammer
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال