مدلسازی عددی پدیده ضربه قوچ در لوله های چند شاخه آبرسان به نیروگاه

یکی از مشکلات نیروگاههای برقابی پدیده ضربه قوچ در پنستاکهای نیروگاه است که در صورت بروز با سروصدا و آسیب های جدی به لوله ها و اجزاء سیستم، همراه خواهد بود. این پدیده در خطوط لوله جریان تحت فشار اتفاق می افتد و بر قوانین فشار، تغییرات دبی، یا تغییرات سرعت جریان و شرایط زمانی و مکانی حرکت سیال استوار است. در بعضی از سیستم های هیدرولیکی تحت فشار، نظیر خطوط انتقال آب، نفت یا شبکه های توزیع و لوله های آب بر منتهی به توربینها، تونلهای آبی، سیستمهای پمپاژ و جریانهای ثقلی، پدیده ضربه قوچ با ایجاد موجهای سریع، زودگذر و میرا، موجب خطرات گوناگونی می شود. مسائل مربوط به ضربه قوچ، به دلیل دخالت پارامترهای گوناگون پیچیده بوده و حل معادلات تابع زمان آن با استفاده از برنامه های کامپیوتری امکان پذیر می باشد. هدف از انجام این پایان نامه بررسی پدیده ضربه قوچ در سیستم لوله های چند شاخه می باشد. بدین منظور ابتدا مدل یک بعدی مناسبی برای شبیه سازی این پدیده با در نظرگرفتن ضریب اصطکاک ناماندگار ایجاد خواهد شد و معادلات مربوطه استخراج می گردد. سپس معادلات مربوطه با روش عددی احجام محدود حل شده و اثر بسته شدن یکی از شاخه ها بر امواج ناشی از ضربه قوچ در نقاط مختلفی از لوله ها بررسی می گردد. در نهایت صحت نتایج حاصله با مقایسه با نتایج تجربی موجود بررسی می گردد. در فصل اول فیزیک پدیده و عوامل موثر در ایجاد آن و نیز پیامدها و اثرات ناشی از آن بررسی می گردد. شناخت فیزیک پدیده و عوامل موثر در ایجاد آن، گام مهمی در مدلسازی پدیده می باشد. در فصل دوم معادلات حاکم بر پدیده ضربه قوچ و روشهای مختلف برای حل معادلات حاکم و مدلسازی پدیده که توسط محققان مختلف برای حل مسأله مورد استفاده قرار گرفته است، مورد بحث قرار می گیرد. در فصل سوم، روش حجم محدود برای حل معادلات حاکم بر پدیده، به طور مفصل مورد بررسی قرار می گیرد. فرمول بندی مدل گودنف به روش حجم محدود که در این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته است، در این فصل ارائه می گردد. همچنین مدلهای اصطکاکی مورد استفاده برای مدلسازی اصطکاک در پدیده ضربه قوچ و نیز نحوه اعمال شرایط مرزی مختلف، در این فصل معرفی می گردد. در فصل چهارم، الگوریتم تدوین شده برای حل پدیده به روش حجم محدود، تشریح می گردد و تکنیکهای مورد استفاده و نیز سابروتینهای برنامه معرفی می گردد. در فصل پنجم، مدل به دست آمده، با مدلهای تجربی و آزمایشگاهی کالیبره شده و میزان خطاهای مدل، مورد ارزیابی قرار می گیرد. در پایان فصل نتیجه گیری و پیشنهادات، به بررسی موارد مشاهده شده در نتایج و نیز ارائه پیشنهاداتی برای ادامه کار می پردازد.