مدل سازی عددی جریان گذرا در شبکه آبرسانی ویسکوالاستیک

پژوهش حاضر به معرفی و مدل­سازی اثرات ویسکوالاستیک در جریان­های گذرا در لوله­های پلیمری رایج در شبکه­های آبرسانی می­پردازد. خواص ویسکوالاستیک سبب بروز ترم­های جدیدی در معادلات سازگاری حاکم بر جریان­های گذرا می­شود که مدل­ها موجود فاقد آن هستند. بر این اساس معادلات سازگاری برای خواص ویسکوالاستیک بازنویسی شده و با به کارگیری روش خطوط مشخصه در ترکیب با تفاضل محدود تحلیل می­شوند. به­منظور واسنجی پارامترهای مجهول نظیر ضرایب افت و خزش و صحت­سنجی مدل عددی توسعه یافته، یک مدل آزمایشگاهی از شبکه آبرسانی ویسکوالاستیک در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران ساخته شد. شبکه آزمایشگاهی از شش حلقه مربعی که هر حلقه به­صورت یک مربع m3m X3 می­باشد تشکیل شده است. لوله­ها از نوع پلی­اتیلن با قطر اسمی 50 میلی­متر و ضخامت 5/5 میلی­متر است. در مدت زمان عبور جریان گذرا از شبکه لوله، نوسانات فشار دینامیکی توسط ترانسدیوسرهای فشار جمع­آوری می­شدند. با به کارگیری روش تحلیل معکوس جریان گذرا و استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، پارامترهای مجهول مسئله شامل ضرایب افت ناماندگار و ضرایب ویسکوالاستیک برای شرایط مختلف محاسبه می­شوند. نتایج نشان می­دهد که مدل کلاسیک ضربه قوچ به هیچ عنوان قادر به شبیه­سازی نوسانات فشار در لوله­های پلی­اتیلن نمی­باشد. در واقع مدل­سازی دو اثر دینامیکی افت ناماندگار و ویسکوالاستیک برای این لوله­ها بسیار ضروری است. همچنین نتیجه گرفته می­شود که اثرات ویسکوالاستیک نقش بسیار پررنگ و مهم­تری نسبت به افت ناماندگار در شکل­گیری سیگنال­های ضربه قوچ بازی می­کنند تا جایی که در نظر گرفتن آن به تنهایی می­تواند به پاسخ­های قابل قبولی دست یافت

Keywords:

افت غیرماندگار , تابع خزش , تحلیل معکوس , لوله پلی اتیلن , مدل کلوین-ویت