روشی کارا جهت محاسبه میزان گاز هدررفت از شبکه‏های شاخه‏ای با در نظر گرفتن افت‏های موضعی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، مرکز پژوهشی شبکه‏های گازرسانی، دانشگاه شهید چمران، اهواز

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، مرکز تحقیقات حفاری، دانشگاه شهید چمران، اهواز

3 کارشناس ارشد مکانیک، مرکز پژوهشی شبکه‏ های گازرسانی، دانشگاه شهید چمران

4 استادیار، گروه مهندسی مکانیک،مرکز پژوهشی شبکه‏های گازرسانی، دانشگاه شهید چمران، اهواز

چکیده

در این مقاله جریان‏های تراکم‏پذیر سرعت بالا درون شبکه‏های گازرسانی به‏منظور محاسبه میزان گاز هدررفت، شبیه‏سازی شده است. تعیین دقیق دبی هدررفت درون این شبکه‏ها نیازمند محاسبه افت‏های موضعی با توجه به اثرات تراکم‏پذیری است. لذا ابتدا تعریفی جدید مطابق با ماهیت جریان‏های تراکم‏پذیر سرعت بالا برای محاسبه افت‏های موضعی ارائه شده است. سپس حالت‏های مختلف جریان سه‏بعدی درون اتصالات T- شکل توسط نرم‏افزار فلوئنت شبیه‏سازی شده است. با توجه به نتایج به‏دست‏آمده از شبیه‏سازی‏های صورت گرفته، رابطه‏ای برای محاسبه میزان افت فشار درون این‏گونه اتصالات به‏صورت تابعی از عدد ماخ ورودی به آن‏ها به‏دست‏آمده است. رابطه پیشنهاد‏شده در مقایسه با روابط ارائه شده توسط سایر محققین دارای فرمی به مراتب ساده‏تر بوده و با سهولت بسیار بیشتری نیز در تدوین نرم‏افزارهای تحلیل شبکه‏های گازرسانی قابل پیاده‏سازی است. در نهایت با استفاده از رابطه افت به‏دست آمده و توسط الگوریتمی جدید، میزان گاز هدررفت از یک شبکه شاخه‏ای نمونه محاسبه شده است. انطباق بسیار خوب نتایج به‏دست آمده از برنامه عددی و فلوئنت با یکدیگر، کارایی رابطه افت به‏دست آمده و صحت الگوریتم عددی به‏کار رفته را نشان می‏دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]    Miller DS (1971) Internal Flow–A Guide to Losses in Pipe and Duct Systems. 2ed edn.

[2]  Sierra-Espinosa FZ, Bates CJ, O’Doherty T (2000) Turbulent flow in a 90-pipe junction: Part1: Decay of Fluctuations Upstream the Flow Bifurcation. Comput Fluids 197–213.

[3]  Sierra-Espinosa FZ, Bates CJ, O’Doherty T (2000) Turbulent Flow in a 90-Pipe Junction: Part 2: Reverse Flow at the Branch Exit. Comput Fluids 215–233.

[4]  Oka K, Ito H (2005) Energy Losses at Tees with Large Area Ratios. Trans ASME J Fluid Eng 110–116.

[5]  Costa NP, Maia R, Pinho PT, Proenca MF (2006) Edge Effects on the Flow Characteristics in a 90-Tee Junction. Trans ASME J Fluid Eng 1204–1217.

[6]  Benson RS, Woollatt D, Woods WA (1964) Unsteady flow in simple branch systems. Proc Inst Mech Eng 285–296.

[7]  Morimune T, Hirayama N, Maeda T (1981) Study of compressible high speed gas flow in piping system. Bull JSME I24 2082–2089.

[8]  Abou-Haidar NI, Dixon SL (1994) Pressure losses in combining subsonic flows through branched ducts.Trans ASME J Turbomach 114(1): 264–270.

[9]  Pérez-García J, Sanmiguel-Rojas E, Viedma A (2006) Numerical and experimental investigations on internal compressible flow at T-type junctions. Exp Thermal Fluid Sci 61–74.

[10]  Pérez-García J, Sanmiguel-Rojas E, Viedma A (2010) New coefficient to characterize energy losses in compressible flow at T-junctions. Appl Math Model 4289–4305.

[11]  Pretorius JJ, Malan AG, Visser JA (2007) A flow network formulation for compressible and incompressible flows. Int J Numer Method H 18(2): 185–201.

[12] یوسف‏زاده علیرضا (1382) شبیه‏سازی کامپیوتری توزیع گاز در شبکه شهری. پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس.

[13]  Kostowski WJ, Skorek J (2012) Real gas flow simulation in damaged distribution pipelines. Energy 45(1): 481–488.

[14]  Yuhua D, Huilin G, Zhou J, Yaorong F (2002) Evaluation of gas release rate through holes in pipelines. J Loss Prevent Proc 15(6): 423–428.

[15]  Fluent User’s Guide v 6.3.26.

[16]  Anderson JD (2002) Modern Compressible flow with historical perspective. McGraw-Hill.