بررسی عددی وقوع پرش هیدرولیکی در خطوط لوله تحت جریان دو فازی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه آزاد استهبان

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد استهبان

3 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد استهبان، استهبان، فارس

10.30482/jhyd.2021.261573.1516

چکیده

همان طور که پرش هیدرولیکی در کانال ها و سازه های انتقال آب روباز رخ می دهد و بررسی وقوع و رفتار آن در این سازه ها مهم و مورد توجه می باشد، این پدیده در خطوط لوله چند فازی و به طور خاص خطوط لوله های فراساحلی که موادی مانند نفت و گاز همزمان جریان دارند و از لحاظ عملیاتی در بستر دریا قابل تفکیک و مقرون بصرفه نیستند نیز رخ می دهند. این تحقیق به بررسی شرایط ساختار الگوهای جریان، پیش بینی و اثرات آن ها در خطوط لوله و به تبع آن بررسی موقعیت پرش هیدرولیکی با توجه به زوایای مختلف خطوط لوله تحت جریان دو فازی آب و هوا پرداخته شده است. نتایج حاصل حاکی از آن است که الگوهای جریانی در زوایای مختلف یکسان بوده به جز در حالت 30 درجه و این امر به علت نزدیک بودن مقادیر افت های اصطکاکی و افت هیدرواستاتیکی می باشد. همچنین بررسی ها حاکی از ان است که سرعت متوسط لازم برای متعادل نگه داشتن بسته های هوا در زوایای مختلف یکسان نیست و عمل شدید پرش هیدرولیکی برای شکست حباب های بزرگتر گاز (هوا) به حباب های کوچکتر که قابل حمل توسط جریان چندفازی می باشد رخ می دهد.

کلیدواژه‌ها


Akan, A.O. (2006). Open channel hydraulics. Elsevier, Canada.
AspenTech (2003). PIPESYS, User Guide, Hyprotech, Aspen Technology, Inc.
Barnea, D., Shoham, O. and Taitel, Y. (1980). Flow pattern transition for gas-liquid flow in horizontal and inclined pipes. International Journal of Multiphase Flow, Pergamon Press, 6, 217-225.
Beggs, H.D. and Brill, J.P. (1973). A Study of Two-Phase Flow in Inclined Pipes. J. Pet. Tech., 25(5), 607-617.
Brill, J.P., and Beggs, H.D., (1991). Two-Phase Flow in Pipes, Tulsa University Press, 640 p.
Capart, H., Sillen, X. and Zech, Y. (1997). Numerical and experimental water transients in sewer pipes. J. Hydr. Res. 35(5), 659-672.
Dukler, A.E. and Taitel, Y. (1977). Flow regime transitions for vertical upward gas liquid flow: A preliminary approach through physical modelling, Progress Report No. 1, University of Houston, NUREG-0162.
Ghadampour, Z. and Narges, M.S. (2020). The effects of flow regimes on maximum pressure in offshore pipelines, J.  Water Res. Eng., 12, 77-92. (In Persian)
Guo, B., Song, S., Ghalambor, A. and Lin, T.R. (2014). Offshore Pipelines: Design, Installation, and Maintenance, 2nd Ed., Elsevier Inc., 400 p.
Hoogendoorn, C.J. (1959). Gas-Liquid Flow in Horizontal Pipes. Chem. Eng. Sci., 9(4), 205-217.
Lubbers, C.L. and Clemens, F.H.L.R. (2007). Scale effects on gas transport by hydraulic jumps in inclined pipes; comparison based on head loss and breakdown rate, 6th Int. Conference on Multiphase Flow (ICMF), Leipzig.
Narges, M.S. and Ghadampour, Z. (2014). A Study of Pressure Loss and Recovery in Offshore Pipelines, The 11th International Conference on Coasts, Ports and Marine Structures (ICOPMAS 2014), Tehran, Iran, 24-26 Nov.
Narges, M.S. and Ghadampour, Z. (2018). Studying pressure and severe slugging in pipelines, 2and National Conference on Civil Engineering and Sustainable Developmen, Estahban, Iran, 1 Mar. (In Persian)
Peek, R., Witz., M. and Vedeld, K. (2021). Dynamics of a Pipeline on an Elastic Seabed, Applied Ocean Research, 111, https://doi.org/10. 1016/j.apor.2020.102407
Pothof, I.W.M. (2011). Co-current air-water flow in downward sloping pipes: Transport of capacity reducing gas pockets in wastewater mains, PhD Thesis, The University of Delf, Switzerland.i
Simsci (2001). Introduction to Pipephase, Simulation Sciences Inc.
Takacs, G. (2005). Gas Lift Manual, PennWell Corp.
Taitel, Y. and Dukler, A.E. (1976). A model for predicting flow regime transition in horizontal and near horizontal liquid flow, AIChE Journal, 22(1), 47-55.
Thome, J.R. (2014). Two-Phase Flow Patterns and Flow Pattern Maps, Laboratory of Heat and Mass Transfer, Faculty of Engineering Science, Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne CH-1015 Lausanne, Switzerland.
Vasconcelos, J.G. and Wright, S.J. (2009). Investigation of rapid filling of poorly ventilated stormwater storage tunnels. Journal of Hydraulic Research, 47(5), 547 - 558.
Wickenhäuser, M. and Kriewitz, C.R. (2009). Air-Water Flow in Downward Inclined Large Pipes, 33rd IAHR Congress: Water Engineering for a Sustainable Environment. IAHR, Vancouver.
Zhang-Feng, H., Yuan, W., Shu-Lin, L. (2020). Analysis of Safe Span Length and Fatigue Life of Submarine Pipelines, China Ocean Engineering, 34(1): 119-130. doi: 10.1007/s13344-020-0012-x.