طراحی خط لوله در اباکوس، بررسی ضربه قوچ و تحلیل فرکانسی در خط لوله

پدیده ضربه قوچ از تغییر ناگهانی سرعت جریان آب در خط لوله به وجود می‌آید؛ برای مثال بعد از خاموش شدن ناگهانی تلمبه، یک موج کاهنده فشار از طرف تلمبه به‌طرف انتهای خط لوله با سرعتی معادل سرعت موج در خط لوله به حرکت درمی‌آید حدوداً 1000 متربرثانیه در لوله فولادی است. این موج فشار با حرکت به انتهای خط لوله، فشار را کاهش می‌دهد و از انتهای مسیر با فشار اولیه سامانه منعکس می‌شود و این سیکل تناوب چندین بار تکرار می‌شود ولی با هر بار تکرارشدن به علت اصطکاک خط لوله و سایر عوامل کاهنده، مقداری از قدرت یا فشار آن کاسته می‌شود تا به حالت ساکن برسد.

در نرم‌افزار آباکوس تحلیل‌های مختلفی امکان‌پذیر است. در این پژوهش برای بررسی وضعیت فشار در لوله‌ها و میزان آسیب وارد بر جداره، یک‌بار از تحلیل فرکانسی در فضای CAE و یک‌بار از تحلیل کوپل در فضای CDF و CAE استفاده شده است. در تحلیل فرکانسی در گام استپ می‌بایست یک حل frequency به صورت Linear perturbation انتخاب شود و مقدار حداقل و حداکثر بازه فرکانسی مورد نیاز جهت بررسی به نرم‌افزار اعلام گردد. این در حالی است که در روش کوپل سازه‌ای-سیالاتی، کاربر ابتدا به تعریف ویژگی‌های مایع و جداره پرداخته و سپس اندرکنش بین دو نوع حل را تعریف می‌کند. در این حالت مایع درون لوله به صورت سطح master و جداره‌ی داخلی لوله به‌عنوان سطح slave معرفی می‌گردد. پس‌ازاینکه مدل شروع به حل کردن می‌کند، بعد از گذشت تعدادی مشخص از گام‌های حل در حالت سیالاتی (cfd) فشارهای وارد شده محاسبه گردیده و نرم‌افزار وارد مود سازه‌ای می‌شود و بار به جداره‌ها وارد می‌گردد؛ این روند چند بار تکرار می‌شود تا حل به اتمام برسد و تحلیل دقیقی از فشارهای وارد از سوی مایع، بر روی جداره به دست بیاید. در نتیجه حل اول فرکانس بحرانی و حل دوم مقدار بیشینه فشار و جابه‌جائی به ازای مایع و اغتشاش جریان درونِ آن را خواهد داد

در این پژوهش به طراحی خط لوله در برابر ضربه قوچ و تحلیل فرکانسی پرداخته شده است و تنش ایجاد شده در لوله و توربولانس آب نیز بررسی شده و همچنین مقالات جدید نیز صحت سنجی شده استت

مطالعه بیشتر