بررسي آزمايشگاهي الگوي تغييرات فشار گذرا در طول مجراي افقي حاوي جريان دوفازي لخته‌اي آب و هوا

An Experimental Study on Transient Pressure Changes in a Horizontal Two-Phase Slug Flow

وجود هوا در جريان آب، باعث تغيير در فشارهاي ايجاد شده ناشي از جريان گذراي ضربه قوچ در مجراي انتقال آب مي‌شود. تحليل جريان‌هاي گذرا معمولاً با فرض عدم وجود هوا در سيال انجام مي‌شود، اما هوا از منابع مختلف مانند اتصالات، تجهيزات مكانيكي و يا هواي محبوس در خط لوله وارد مجرا مي‌شود. اين مقاله، نتايج تحقيق آزمايشگاهي در مورد جريان گذراي ناشي از بستن ناگهاني مجرا توسط دريچه در يك تونل مستطيلي افقي حاوي جريان دوفازي لخته‌اي را ارايه مي‌دهد. در اين پژوهش تغييرات بيشينه فشار گذرا در طول مجرا بررسي شد. نتايج اين تحقيق نشان داد كه در 10 درصد طول انتهاي مجرا از موقعيت نصب دريچه به‌سمت بالادست، به‌دليل كاهش سرعت موج فشار ناشي از ضربه قوچ، فشارهايي با فركانس زياد و پيك‌هاي بالا ايجاد مي‌شود. در حالي كه بقيه طول مجرا به‌دليل ميرا شدن فشار توسط حبابهاي هوا، الگوي متفاوتي از فشار را تجربه مي‌كند. همچنين در انتهاي مجرا با افزايش دبي هوا نسبت به دبي آب، بيشينه فشارهاي ايجاد شده افزايش مي‌يابد. اين در حالي است كه در بالادست مجرا، فشار گذرا با افزايش دبي هوا در مجرا كاهش مي‌يابد.

Transient flow in a conduit is an unsteady flow, followed by the change in the flow rate. Transient flow analysis is commonly based on the assumption of no air entrainment in the liquid phase. However, air entrainment in the liquid flow frequently occurs in the pipelines. Experimental study has been carried out to investigate the characteristics of transient pressure in a two-phase, air-water slug flow inside a rectangular, horizontal pipeline. Pressure surges propagating the pipeline that results transient pressure changes have been studied by rapidly closing a sluice gate inside the pipeline. The pressure variations have been recorded by installing different pressure transducers to the pipe. The results showed that increasing the air/water discharge ratio affects the transient pressure distribution in pipeline significantly. In the downstream 10% of pipeline length, pressure variation is considerably sharp, fast damping, and with higher peak. In other sections of conduit, low-frequency pressure changes were observed which were damped slowly.