بررسی آزمایشگاهی نوسانات فشار در مقطع مجاری آب بر حاوی جریان ناپایدار آب و هوا

بررسی ویژگیهای هیدرولیکی جریانهای دو فازی، یکی از موضوعات مهم و اساسی در مهندسی هیدرولیک است. این نوع جریان در سازه هایی نظیر تونلهای تحت فشار، کالورتها، مجاری انتقال فاضلاب و اتصالات رخ می دهد. جریانهای دو فازی بر حسب شرایط هندسی و مشخصات فیزیکی سیالات و مشخصات هیدرولیکی جریان نظیر دبی های هوا و آب و شیب مجرا، به گروههای مختلفی نظیر حبابی، لایه نازک و یا توده ای تقسیم بندی می شوند. الگوی جریان چگونگی توزیع هر فاز جریان در برابر فاز دیگر است. از مهمترین الگوهای محتمل جریان آب و هوا در مجاری تحت فشار نظیر تونلهای آب بر می توان به الگوهای لخته ای، موجی و چینه ای اشاره کرد. ورود هوا به داخل آب و تشکیل جریان دو فازی واکنشهای شدید بین دو فاز و نوسانات شدید فشار را به همراه دارد و در نتیجه می تواند خسارتهای قابل ملاحظه ای در سازه تونل و تاسیسات جانبی ایجاد کند. در این مقاله نتایج آزمایشات انجام شده روی مدل آزمایشگاهی تونل تحت فشار که حاوی جریان همزمان آب و هواست، ارائه می شود. تحلیل نتایج نشان می دهد، با ورود هوا به تونل و شکل گیری جریان دو فازی، نوسانات شدید فشار در مجرا به وجود آمده و بسته به مشخصات هندسی مجرا و هیدرولیکی جریان، فشار ماکزیمم وارد بر مجرا می تواند تا ۱۰ برابر فشار هیدرواستاتیکی افزایش یابد. نتایج ارائه شده منحنیها و روابطی اند که نوسانات فشار (مقادیر فشار ماکزیمم و می نیمم) وارده بر مجرا و مرز بندیهای جریان و مشخصات هیدرولیکی ناپایداری را بر حسب متغیرهای هندسی مجرا و هیدرولیکی جریان نشان می دهند.

Keywords:

Two-phase flow , Flow pattern , Slug flow , Pressure fluctuations , Experimental model , جریان دو فازی , الگوی جریان , جریان لخته ای , نوسانات فشار , مدل آزمایشگاهی