كاربرد درخت تصميم M5P در تعيين بيشينه‌ي فشار منفي ايجاد شده در محل افزايش ناگهاني قطر لوله‌هاي حاوي جريان تحت فشار

Evaluation of the M5P Decision tree in Determination of the Maximum Negative Pressure Induced in the Sudden Expansion of the Pressurized Pipe Flow

در جريان هاي تحت فشار، استفاده از افزايش مقطع ناگهاني به عنوان يكي از گزينه‌هاي استهلاك كارمايه مطرح است. از آن‌جا كه حباب هاي ناشي از پديده حباب‌زايي مي‌تواند زيانهاي سازه‌اي قابل توجهي در پي داشته باشند، براورد بيشينه‌ي فشار منفي در بازشدگي ناگهاني مورد توجه خاص قرار دارد. نوسانهاي فشار، دامنه و شدت حباب‌زايي به مقدار بيشينه‌ي فشار منفي وابسته است. بنابراين براورد مقدار بيشينه‌ي فشار منفي در مرحله طراحي ضروري است. در اين تحقيق، با تغيير هندسه و مشخصات جريان، بازشدگيهاي ناگهاني پرشماري توليد و به كمك پويايي سيالات محاسباتي شبيه‌سازي شدند. نتايج حاصل از شبيه‌سازيهاي عددي انطباق لازم را با مشاهدات آزمايشگاهي داشتند؛ بنابراين، شبيه عددي توانايي لازم را براي پيش‌بيني بيشينه‌ي فشار منفي دارد. در اين مقاله، براي اولين بار، از روش داده كاوي M5P براي برقراري ارتباطي سريع، دقيق و كم هزينه بين مشخصات هندسي و مشخصات جريان در بازشدگي ناگهاني، و مقدار بيشينه‌ي فشار منفي استفاده شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه قوانين ساده‌ي مبتني بر M5P مي‌توانند به دقت مقدار بيشينه‌ي فشار منفي را براورد كنند.

Sudden expansion can be used as energy dissipater in the pressurized pipe flows. As the induced cavitation bubbles will cause large structural damage, estimating the amount of maximum developed under-atmospheric pressure (MDUAP) in sudden expansions is of particular interest. Pressure fluctuations, domain and intensity of cavitation depend on the amount of MDUAP. Therefore, estimating the amount of MDUAP is a vital task in the design stage. To carry out this study, various sudden expansions were developed by changing the geometry and flow properties. The developed sudden expansions were modeled using the CFD modeling technique. The obtained CFD based results were successful in analyzing the experimental observations. Therefore, the simulation model is capable of predicting the MDUAP under different conditions. In this paper, the M5P data mining model is used for the first time for establishing a fast, accurate, and cost-effective linkage between the geometry and flow properties of a sudden expansion and the amount of MDUAP. The results show that the developed M5P based simple rules can accurately predict the amount of MDUAP.