ارزيابي مدل اصطكاكي مناسب در محاسبه دبي در روش فشار-زمان

The evaluation of friction models to calculate the flow rate in pressure-time method

روش فشار-زمان يك روش اندازه گيري دبي است كه در نيروگاه هاي برق آبي و به منظور يافتن كارايي هيدروليكي توربين مورد استفاده قرار مي گيرد. در ارزيابي اين روش از شبيه سازي عددي به صورت يك بعدي و با كمك روش حجم محدود استفاده شده و نتايج به دست آمده با داده هاي تجربي مقايسه گرديده است. بدين منظور جريان در داخل يك لوله مستقيم در عدد رينولدز Re=6.76×〖10〗^6 شبيه سازي شده و در مدل سازي جريان غيردائم از كاهش دبي استفاده شده است. پارامترهاي موثر بر اندازه گيري دبي شامل افت هاي اصطكاكي و زمان نهايي بسته شدن شير به صورت كامل مورد بررسي قرار گرفته اند. از آنجا كه فرضيات و معادلات مختلفي براي محاسبه ضريب اصطكاك در جريان ناپايدار ارائه گرديده است و در عين حال افزايش دقت محاسبه افت اصطكاكي در اندازه گيري دبي با دقت بالا حائز اهميت مي باشد در اين مقاله عملكرد تعدادي از روابط ارائه شده در محاسبه افت اصطكاكي و در نهايت تاثير آن در دقت دبي اندازه گيري شده مورد بررسي قرار گرفته است. در بررسي مدل هاي ارائه شده، مدل اصطكاكي پزينگا عملكرد مناسبي را در محاسبه دبي نشان داد. روش هاي موجود در محاسبه زمان نهايي انتگرا ل گيري همچنان خطاي بالايي را نشان مي دهند، بدين منظور روش جديدي ارائه شده كه نياز به دانستن زمان دقيق بسته شدن شير را برطرف مي نمايد و دبي را با دقت قابل قبولي تخمين مي زند.

The pressure-time method is a flow rate measurement technique generally employed in hydropower plants to evaluate the efficiency of hydraulic turbines. The 1D numerical simulation incorporating the finite volume method is employed to evaluate the method. The results are compared with the experimental data. The flow is simulated inside a straight pipe with Reynolds number Re=6.76×106. The flow rate reduction curve is employed for the simulation of the deceleration part of the flow, before valve closure, in the pressure-time method. The effective parameters on the flow rate calculation, including the friction losses and the definition of the final time of the valve closure, are studied in detail. The increase in the accuracy of the flow rate calculation is a function of the increase in the accuracy of the friction loss calculations. The effect of several friction factors proposed for the evaluation of the unsteady flow is studied on the accuracy of the flow rate calculation. The Pezzinga friction factor shows the least error in the flow rate calculation. The available methods to find out the final time of integration still show a large error. A new method is proposed for the flow rate estimation without any need to have the exact time of the valve closure with an acceptable accuracy.