مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی مدل اصطکاکی مناسب در محاسبه دبی در روش فشار-زمان

نویسندگان
1 دانشگاه تهران
2 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران
3 عضو هیئت علمی بخش مکانیک سیالات و آزمایشگاه دانشکده علوم مهندسی و ریاضی، دانشگاه صنعتی لولیو سوئد
چکیده
روش فشار-زمان یک روش اندازه‌گیری دبی است که در نیروگاه‌‌های برق آبی و به منظور یافتن کارایی هیدرولیکی توربین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ارزیابی این روش از شبیه‌سازی عددی به صورت یک بعدی و با کمک روش حجم محدود استفاده شده و نتایج به دست آمده با داده‌های تجربی مقایسه گردیده است. بدین منظور جریان در داخل یک لوله مستقیم در عدد رینولدز Re=6.76×〖10〗^6 شبیه‌سازی شده و در مدلسازی جریان غیردائم از کاهش دبی استفاده شده است. پارامترهای موثر بر اندازه‌گیری دبی شامل افت‌های اصطکاکی و زمان نهایی بسته شدن شیر به صورت کامل مورد بررسی قرار گرفته‌اند. از آنجا که فرضیات و معادلات مختلفی برای محاسبه ضریب اصطکاک در جریان ناپایدار ارائه گردیده است و در عین حال افزایش دقت محاسبه افت اصطکاکی در اندازه‌گیری دبی با دقت بالا حائز اهمیت می‌باشد در این مقاله عملکرد تعدادی از روابط ارائه شده در محاسبه افت اصطکاکی و در نهایت تاثیر آن در دقت دبی اندازه‌گیری شده مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی مدل‌های ارائه شده، مدل اصطکاکی پزینگا عملکرد مناسبی را در محاسبه دبی نشان داد. روش‌های موجود در محاسبه زمان نهایی انتگرا‌ل‌گیری همچنان خطای بالایی را نشان می‌دهند، بدین منظور روش جدیدی ارائه شده که نیاز به دانستن زمان دقیق بسته شدن شیر را برطرف می‌نماید و دبی را با دقت قابل قبولی تخمین می‌زند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

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

نویسندگان English

SIMINDOKHT SAEMI 1
Mehrdad Raisee 2
Michel Cervantes 3
Ahmad Nourbakhsh 2
1 School of Mechanical Engineering, College of Engineering
2 Faculty member, school of mechanical engineering, university of Tehran
3 faculty member of Division of Fluid and Experimental Mechanics, Department of Engineering Sciences and Mathematics Luleå University of Technology
چکیده English

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×〖10〗^6. 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.

کلیدواژه‌ها English

Pressure loss calculation
pressure-time method
final time of integration
transient analysis
flow rate calculation