پديد آورنده :
حيدري، مهسا
عنوان :
مدلسازي تحليلي و آزمايشگاهي نوسانات فشار و افت فشار جريان دوفازي آب و هوا در خم قائم تخليه‌‌كننده‌‌هاي تحتاني
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي آب و سازههاي هيدروليكي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده عمران
صفحه شمار :
هفده، ۸۵ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
عبدالرضا كبيري ساماني
توصيفگر ها :
تخليهكننده تحتاني , افت فشار , نوسانات فشار , جريان دوفازي , زانويي
استاد داور :
محمدرضا چمني، مهدي اژدري مقدم
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/07/01
چكيده فارسي :
7 چكيده جريانهاي دوفازي آب و هوا در مسائل مختلف و سازههاي گوناگون اعم از سيستمهاي انتقال آب و خطوط لوله دريايي انتقال نفت اتفاق ميافتند در سازههاي هيدروليكي اندركنش آب و هوا و تشكيل جريان دوفازي در موارد متعددي نظير كانالهاي باز سرريزهاي نيلوفري شفتهاي قائم لولههاي خميده كالورتها و تونلها و مجاري بسته مشاهده شده است موضوع مهم و قابل توجه در جريانهاي دوفازي طبيعت نوساني اين نوع جريانها است شناخت دقيق پديده نيازمند بررسيهاي بيشتر و مطالعات گستردهتر است عليرغم تمامي مطالعات انجام شده در حال حاضر نقصان اطالعات در ارتباط با استانداردها و روشهاي طراحي مناسب براي محاسبه فشار و ساير مشخصههاي هيدروليكي جريانهاي دوفازي وجود دارد لذا مهندسان محاسب در اين بخش اطالعات كامل و دقيقي جهت طراحي همه جانبه سيستمهاي دوفازي ندارند اين مطلب بهخصوص در سازههاي هيدروليكي بهدليل كمبود اطالعات و ناكافي بودن تحقيقات اعم از تئوري يا آزمايشگاهي بيشتر مشهود است و بر اين اساس عموما به تجربيات قبلي اكتفا ميشود در اين تحقيق به مدلسازي تحليلي و آزمايشگاهي جريان دوفازي در خم تخليهكنندهتحتاني و تخمين ميزان افت فشار در خم پرداخته شده است در مدل تئوري با فرض جريان اليهاي در خم و با انتخاب حجم كنترل مناسب معادالت تعادل نيرو براي فازها با اعمال فرضيات مناسب نوشته شده و معادالت افت فشار جريان دوفازي در خم قائم استخراج شده است در مدل آزمايشگاهي با ايجاد شرايط الزم براي تشكيل جريان گردابي در ورودي مجراي تخليهكننده تحتاني در مخزني به قطر 2 و ارتفاع 7 متر شرايط براي ايجاد جريان دوفازي آب و هوا مهيا شده و تأثير خم 13 درجه قائم بر نوسانات فشار جريان دوفازي آب و هوا و افت فشار ناشي از آن در لولهاي به قطر داخلي 57 سانتيمتر و شعاع انحناي نسبي 5 7 R D بررسي شده است اطالعات برداشت شده از مدل آزمايشگاهي در اين تحقيق شامل دبي آب پروفيل سطح آب در مخزن سرعت جريان گردابي فشار و نوسانات فشار با زمان در طول خم قائم و كسر فضاي خالي در مجراي افقي متصل به خم هستند با توجه به نتايج تحقيق حاضر نوسانات فشار و فشار هيدروديناميكي در طول خم 13 درجه قائم حاوي جريان دوفازي آب و هوا با افزايش دبي آب افزايش پيدا ميكند در دبي ثابت افزايش ارتفاع و قطر شفت سبب افزايش فشار و نوسانات فشار در انحناي خارجي خم قائم ميشود افزايش دبي آب سبب افزايش هد آب روي شفت و بهدنبال آن افزايش فشار گرانشي در مقايسه با افت فشار اصطكاكي در خم قائم شده و در نهايت افت فشار جريان دوفازي در خم كاهش مييابد تغييرات عدد چرخش جريان گردابي در مخزن باالدست متصل به خم قائم در مقابل عمق استغراق مستقل از مشخصات هندسي شفت بوده و با در دست داشتن مقدار عمق استغراق به سادگي قابل محاسبه است افزايش عدد فرود و عدد چرخش سبب كاهش افت فشار شده است ولي با افزايش كسر فضاي خالي افت فشار در خم افزايش مييابد كلمات كليدي تخليهكننده تحتاني افت فشار نوسانات فشار جريان دوفازي زانويي
چكيده انگليسي :
86Analytical experimental modeling of two phase flow pressure fluctuations and pressure drop in the vertical bend of bottom outlets Mahsa Heidari Mahsa heidari@cv iut ac ir Date of Submission June 26 2018 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisors Dr Abdorreza Kabiri Samani akabiri@cc iut ac ir Abstract Two phase air water flows occur in a wide variety of engineering problems including oil petroleum chemical and hydraulic structures engineering Interaction between the air and water and generation of a two phase flow has been observed in several hydraulic structures such as open channels vertical shafts culverts curved tubes tunnels and pipelines A major behavior of two phase flows is the fluctuating nature and unsteadiness of the two phase interface Therefore exactly recognition of this phenomenon requires further and more extensive studies Despite all the studies there is currently a lack of information regarding to the standards and design methods for calculating pressure drop and other hydraulic characteristics of two phase flows Therefore the design engineers do not have sufficient accurate information for designing the two phase flow systems The lack of information whether theoretical or experimental is particularly evident in hydraulic structures thereby the design engineers usually have to rely on the available experiences In the present study an analytical experimental modeling of two phase flow in a vertical bend of a bottom outlet has been performed to investigate the pressure fluctuations and pressure drop inside the bend In the analytical model assuming a stratified two phase flow inside the bend an appropriate control volume was considered and the governing equations of motion for the liquid phase were derived to extract the two phase flow pressure drop inside the vertical bend In the experimental model by creating the conditions for the formation of swirling flow at the entrance of a vertical shaft in a cylindrical reservoir 2 m in diameter and 1 m high the conditions for creation of two phase air water flow were organized and the effects of a vertical bend with an angle of 90 degree 15 cm in diameter and a relative curvature radius of 1 5 on the two phase flow pressure fluctuations and pressure drop were investigated The data collected in the present experimental study includes water flow discharge water free surface profiles in the upstream reservoir swirling flow velocity time dependent pressure and pressure fluctuations along the vertical bend and the void fraction inside the bottom outlet According to the results of the present study the dynamic pressure and pressure fluctuations of air water two phase flow along the vertical bend increase by increasing the water flow discharge For a constant water flow discharge increasing the height and diameter of the intake increases pressure and pressure fluctuations around the outer curvature of the vertical bend Increasing the water flow discharge increases the water head over the shaft and consequently increases the gravitational pressure drop compared to the frictional pressure drop along the bend Therefore the two phase flow total pressure drop decreases The circulation number of the swirling flow in the upstream reservoir is independent on the geometrical characteristics of the vertical shaft and intake It can be easily calculated based on the submergence depth Increasing the Froude and circulation numbers results in the decrease of the pressure drop along the vertical bend However by increasing the two phase flow void fraction the pressure drop along the bend increases Keywords Bottom outlet pressure drop pressure fluctuation two phase flow vertical bend
استاد راهنما :
عبدالرضا كبيري ساماني
استاد داور :
محمدرضا چمني، مهدي اژدري مقدم
