تحليل منابع خطا در شبيه سازي جريان گذرا در خطوط لوله با استفاده از روش ماتريس انتقال در حوزه فركانس

Investigation of error resources in the transient flow simulation of pipelines in the frequency domain using the transfer matrix method

جريان‌هاي گذرا را مي‌توان علاوه بر تحليل در حوزه‌ي زمان در حوزه‌ي فركانس نيز تحليل كرد. از مزاياي استفاده از حوزه‌ي فركانس وابسته نبودن اين حوزه به تقسيمات مكاني و زماني است. همين عامل سبب كاهش زمان انجام محاسبات مي‌شود. براي تحليل جريان‌هاي گذرا در حوزه‌ي فركانس بايد ترم‌هاي غير‌خطي معادلات حاكم و شرايط مرزي خطي شوند. همين عامل سبب بروز خطاهايي در خروجي حوزه‌ي فركانس نسبت به مدل دقيق روش خطوط مشخصه (MOC) مي‌شود. شناخت تاثير هر‌يك از ترم‌هاي غير‌خطي به صورت جداگانه در خطاي ايجاد شده در حوزه‌ي فركانس باعث بينش بيش‌تر نسبت به اين حوزه و زمينه‌ساز فعاليت‌هاي آتي براي بهبود اين حوزه مي‌شود. در اين تحقيق با استفاده از يك سيستم مخزن لوله شير (RPV) كه به صورت نوساني تحريك پيدا كرده است تاثيرات جداگانه‌ي هر‌يك از ترم‌هاي غيرخطي اصطكاك ماندگار و شير در خطاي ايجاد شده در خروجي حوزه‌ي فركانس نمايش داده شده است. در اين تحقيق نشان داده شده است كه تاثير ترم اصطكاك ماندگار بر خطاي ايجاد شده در خروجي حوزه ي فركانس بسيار ناچيز است در حالي كه ترم غير خطي شير عامل اصلي ايجاد خطا در حوزه‌ي فركانس است.

Transient flows can also be analyzed in the frequency domain in addition to the time domain. The frequency domain needs no discretization in time and space and this is a one of the advantages of using this domain. Due to this reason, time of computations is reduced. For the frequency analysis of transient flows, the non-linear terms of the governing equations and boundary conditions must be linearized. It causes errors in the output of the frequency domain over the exact model of the characteristics method (MOC). Understanding the effect of each non-linear terms separately in the error caused by the frequency domain leads to a greater insight into this domain and provides the basis for future activities to improve this domain. In this study, the individual effects of each non-linear terms of the steady friction and valve in the generated error in the frequency domain output are shown by using a Reservoir-Pipe-Valve (RPV) system which has been excited oscillatory. This study has demonstrated that the effect of the friction term of steady flow on the generated error in the output of frequency domain is negligible, while the nonlinear term of the valve is the main cause of the error in the frequency domain.