تاثير مدل‌هاي اصطكاك متغير در نتايج حل جريانات ناپايدار آرام و آشفته در لوله‌ها به شيوه حجم محدود گوادنوف مرتبه دوم

Variable Friction Models Effects on Solution of Transient Flow in Pipes by Second Order Godunov type Finite Volume

در اين مقاله، نوسانات فشار ناشي از بسته شدن ناگهاني لوله با استفاده از حل عددي معادلات پيوستگي و اندازه حركت (با متغيرهاي وابسته سرعت و فشار) به كمك روش حجم محدود به شيوه گوادنوف مرتبه دوم مدل‌سازي شده است. در اين مدل عددي، اثر اصطكاك ناماندگار، با اعمال سه مدل اصطكاكي: شبه‌پايدار دارسي- وايسباخ و مدل‌هاي ناماندگار برونون و واردي- براون در نظر گرفته شده است. براي ارزيابي نتايج مدل توسعه يافته، نوسانات فشار محاسبه شده با شرايط مرزي مناسب درمحدوده‌اي از اعداد رينولدز (جريانات آرام و آشفته)، با اندازه‌گيري‌هاي آزمايشگاهي ارايه شده توسط محققين قبلي مقايسه شده است. با ارزيابي كمي و كيفي نتايج مدل عددي حاضر، مي‌توان گفت كه در حالت كلي، مدل اصطكاكي برونون براي پيش‌بيني نوسانات فشاري ناشي از بسته شدن ناگهاني لوله در جريان‌هاي آرام (عدد رينولدز كمتر از 2000) مناسب است. با افزايش عددر رينولدز و آشفتگي جريان، مدل اصطكاكي واردي- براون، نوسانات فشاري جريان ناماندگار را بهتر از مدل برونون پيش‌بيني مي‌كند.

This paper presents numerical modeling of pressure oscillations caused by sudden closure of pipe by solving the momentum and continuity equations of transient flows using a second order Godunov type finite volume scheme. The transient friction is applied to the model using three kinds of fiction models: quasi-steady Darcy-Wiesbach, unsteady Brunone, and Vardy-Brown friction models. To verify the developed model, calculated pressure oscillations with appropriate boundary conditions in a range of Reynolds number spanning from laminar to turbulent flows were compared with previously published experimental results. The quantitative and qualitative evaluation of present model will result in selecting a proper transient friction model for each initial Reynolds number.