مدلسازی پدیده جدایی ستون مایع با روش وجه مشترک کاویتاسیون بخاری تعمیم یافته

نصب لوله ها در شبکه های آبرسانی، آبیاری، نیروگاه های آبی، نیروگاه های هسته ای و تاسیسات صنعتی از اهمیت زیادی برخوردار است. این در حالی است که بسته شدن سریع شیرها، خاموش شدن ناگهانی پمپ ها و اختلال در کار توربین ها سبب خواهد شد که تغییرات زیادی در فشار درون لوله ایجاد شود. هنگامی که جریان غیر ماندگار در شبکه ایجاد شود مشخصات جریان مانند سرعت و فشار، تغییرات بسیار سریع و قابل توجهی را نسبت به زمان خواهند داشت که سبب می شود در بعضی نقاط شبکه فشارهای قابل توجهی ایجاد گردد. در صورتی که این تغییرات سبب کاهش فشار به مقداری کمتر از فشار بخار سیال گردد، سیال درون لوله تبخیر شده و باعث ایجاد پدیده جدایی ستون مایع می¬گردد. در این صورت دیگر معادلات استاندارد ضربه قوچ برقرار نمی باشند. هدف از این پژوهش بررسی پدیده جدایی ستون مایع و تشریح حالت های مختلف محتمل برای گره های محاسباتی است. برای دستیابی به این هدف پس از ارائه تعاریف مربوط به ضربه قوچ و جدایی ستون مایع، معادلات اساسی حاکم در حالات مختلف این پدیده بیان شده است. پس از آن با معرفی روش خطوط مشخصه و انتگرال¬گیری عددی از معادلات اساسی، مدل عددی وجه مشترک تعمیم یافته ارائه شده است که به صورت هم زمان با استفاده از روش های عددی و تحلیلی برای حل معادلات جدایی ستون برای انواع مشخصات لوله به کار می رود و حالت های مختلفی از عکس العمل بین نواحی ضربه قوچ، نواحی کاویتاسیون بخاری گسترده، حفره های میانی و حفره هایی که در مرزها تشکیل می شوند را لحاظ می¬کند. سپس فلوچارت برنامه کامپیوتری در نرم افزار متلب رسم شده که حالات مختلف ممکن در مقاطع محاسباتی را به سادگی نمایش می¬دهد. پس از آن نمودارهای فشار حاصل از نرم افزار در سه گره محاسباتی به ازای سرعت¬های اولیه متفاوت ارائه شده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. مدل givcm جزء مدل¬های وجه مشترک یا ترکیبی است و با توجه به این که مدل فیزیکی فرض شده با فیزیک واقعی مسئله نزدیک می¬باشد، نتایج واقعی¬تر و قابل اطمینان¬تری می¬دهد. نتایج به دست آمده نشان داد که این مدل به خوبی می تواند پدیده جدایی ستون را خصوصا در دو پیک ابتدایی پیش¬بینی کند. اما با گذشت زمان، در زمان بندی مقادیر فشار اختلاف ایجاد شده و باعث بروز خطا می شود که یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در این امر، فرض اصطکاک ماندگار در مدل های اولیه می باشد. بنابراین پیشنهاد می¬شود اثرات اصطکاک غیرماندگار در مدل¬های آتی لحاظ گردد.