یک مدل جدید ریاضی برای جریان در خط لوله گاز تراکم پذیر همراه با نشت

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 11، دوره 31، شماره 1، پاییز و زمستان 1398، صفحه 155-164  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v31i1.80013

نویسندگان

مرجان علییاری ¹؛ فائزه فرهادی²

¹دانشگاه آیت ا... العظمی بروجردی

²علوم و تحقیقات تهران

چکیده

در این مقاله، یک مدل خط لوله گاز همراه با نشت ارائه می‌شود. این مدل نیازی به ارزیابی ویژگی‌های تجهیزات پایین‌دستی ندارد و به روش‌های عددی پیچیده تکیه نمی‌کند. تغییرات متغیرهای جریان را می‌توان با دقّت مدل پیش‌بینی کرد. در این مدل، یک رویکرد جدید مبتنی بر شباهت بین خط لوله و مدار الکتریکی پیشنهاد می‌شود، به‌طوری‌که، یک مدار معادل با یک ساختار خاص برای شبیه‌سازی خط لوله نشت استفاده می­شود. این رویکرد نوین را می‌توان برای ارزیابی تلفات ناشی از نشت و راهنمای عملکرد خط لوله و همچنین کمک به تشخیص نشت ارائه کرد. می‌دانیم که عبارات ریاضی متعدّدی در توصیف جریان در خط لوله با نشت فرموله شده است اما حل آنها به‌سادگی امکان‌پذیر نیست. این در حالی است که مدل ریاضی خط لوله با نشت را نیز می‌توان با این روش توسعه داد. این مدل با استفاده از داده‌های حاصل از یک خط لوله گاز واقعی تأیید می‌شود. نتایج شبیه‌سازی به‌خوبی با نتایج تجربی تطابق دارد که این بر صحت مدل و اعتبار و کارایی روش پیشنهادی صحه می‌گذارد.

کلیدواژه‌ها

خط لوله؛ مدل سازی ریاضی؛ الگوی هیدرولیکی الکتریکی؛ شبیه سازی؛ نشت؛ مدار معادل

سایر فایل های مرتبط با مقاله

EA11-aliyari-Nahayi.pdf

مراجع

Benkherouf, A. and Allidina, A.Y., "Leak detection and location in gas pipelines", IEE, Proceedings, Part D, Control Theory and Applications, Vol. 135, No. 3, pp. 142–148, June (1988).

Billmann, L. and Isermann, R., "Leak detection methods for pipelines", Automatica, Vol. 23, No. 1, pp. 381–385, September (1987).

Emara-Shabaik, H.E., Khulief, Y.A. and Hussaini, I., "A non-linear multiple-model state estimation scheme for pipeline leak detection and isolation'', Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part I, Journal of Systems and Control Engineering, Vol. 216, No. 3, pp. 497–512, June (2002).

Oke, A., Mahgerefteh, H., Economou, I. and Rykov, Y., "A transient outflow model for pipeline puncture", Chemical Engineering Science, Vol. 58 , No. 2, pp. 4591–4604, February (2003(.

Shin, Y.W., Kim M.S. and Lee, S.K., "Identification of to detection of impact source location based on signal processing", Journal of Mechanical Science and Technology, pp. 2401-2411, December (2010).

Nouri-Borujerdi, A., "Transient modeling of gas flow in pipelines following catastrophic failure", Math. Comput. Model, 54, 3037e304, (2011).

Abolfazli Esfahani, J. and Moloudi, R. "Modeling of gas release following pipeline rupture: Proposing nondimensional correlation'', Journal of Loss Prevention in the Process Industries,

Vol. 32, 207-21, (2014).

Huo, C., Dong, Y., Yu, D., Gao, H., Zhou, J. and Feng, Y., "Estimation of accidental gas release flow rate in long transmission pipelines", Acta Petrolei Sinica, Vol. 25, No. 4, pp. 101–105, July (2004).

Jo, Y.D. and Ahn, B.J., "A simple model for the release rate of hazardous gas from a hole on high-pressure pipelines", Journal of Hazardous Materials, Vol .97, No. 3, pp. 31–46, May (2003).

Wylie, E.B. and Streeter, V.L., "Fluid Transients in Systems", Prentice Hall Inc., New Jersey, (1993).

Kolbadinejad, M., Zabihollah, A., Khayyat, A.A. and Ollah Mahmoud Pour, M. "An equivalent electrical circuit design for pipeline corrosion monitoring based on piezoelectric elements", Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 27, pp. 799-804, March (2013).

Taherinejad, M., Hosseinalipour, S.M. and Madoliat, R. "Steady Flow Analysis and Modeling of the Gas Distribution Network using the Electrical Analogy", International Journal of Engineering (IJE) Transactions B: Applications, Vol. 27, No. 8, pp. 1269-1276, (2014).

Li, W., "One-Dimensional Non-steady Flow and Shock Waves", National Defense Industry Press, Beijing, Vol. 15, No. 8, China, (2003).

Finnemore, E.J. and Franzini, J.B., "Fluid Mechanics with Engineering Applications", 〖10〗^th ed., McGraw-Hill, New York, (2003).

Yao, G., "The Design and Management of Gas Transmission Line", China University of Petroleum Press, Dongying, China, (1991).

Sun, L. and Wang, J., "Modeling and simulation of leaking gas pipeline", Journal of System Simulation, Vol. 23, No. 6, pp. 1310–1314, November (2011) .

Lin, K. and Holbert, K.E., "Applying the equivalent pi circuit to the modeling of hydraulic pressurized lines", Mathematics and Computers in Simulation, Vol. 79, pp. 2064–2075, November (2009).

Kamiński, Z., "Mathematical Modeling of Pneumatic Pipes in a Simulation of Heterogeneous Engineering Systems", Journal of Fluids Engineering, 133(12): 121401 (7 pages), Dec( 2011).

Sun, L., "Modeling and simulation of leaking gas pipeline", Journal of Mathematics and Computers in Simulation, Vol. 82, pp. 2253–2267, June (2012).