Transient response analysis of liquid pipeline networks in terms of pressure and flow by digital computation

Abstract

V SIVI AKISLI BORU ŞEBEKELERİNDE BASINÇ VE DEBÎNİN HESAPLANMASI YOLUYLA SİSTEMİN GEÇİCİ DAVRANIŞ ANALİZİ İlk olarak, düzensiz akış durumu için süreklilik ve momentum denklemleri çıkartıldı. Bunların çözüm metodları araştırıldı ve karşılaştırıldı. Karakteristikler yöntemi kullanılarak kısmi türevli diferansiyel denklemler karakteristik çizgiler boyunca geçerli olan tam diferansiyel denklemlere dönüştürüldüler. Daha sonra, elde edilen bu diferansiyel denklemler birinci dereceden bir yaklaşım kullanılarak sonlu farklar haline getirildi. Momentum ve süreklilik denklemlerinin sonlu farklı yazılımları tanımlanan belli sınır şartları ile çözümlenerek boru şebekelerinde geçici davranış sırasındaki basınç ve debi değerlerini elde eden bir bilgisayar programı yazıldı. Programda tanımlanan sınır şartları birbirlerinden bağımsız olarak kullanıldıklarından, bu sınır şartlarından oluşabilecek tüm şebekelerin programda hiçbir değişiklik veya ekleme yapmaksızın incelenebildiği gösterildi. Literatürde mevcut olan deneysel veriler ile karşılaştırılarak, bilgisayar çözümünün geçerliliği ve hassasiyeti kontrol edildi. Programa yapılabilecek eklemeler ve değişiklikler yanında çeşitli uygulama ve kullanımlarından bahsedildi.

iv TRANSIENT RESPONSE ANALYSIS OF LIQUID PIPELINE NETWORKS IN TERMS OF PRESSURE AND FLOW BY DIGITAL COMPUTATION The equations of continuity and momentum are derived for the case of unsteady flow. The methods of solutions are discussed. Method of characteristics is used to convert the partial differential equations to total differential equations that are valid along characteristic lines. The total differentials are, then, put into finite difference form using first order approximation. A computer program is written in order to obtain the pressure and flow values for transient flow in closed conduit pipeline networks by the solution of the finite difference forms of the equations of continuity and momentum along with defined certain boundary conditions. The boundary conditions are incorporated in a modular manner making it possible for the programme to be applied to every system having a combination of these boundaries defined by the programme subroutines. The validity of the computer solution is confirmed by comparison with the experimental data available from literature. Improvements on the program and its application to various other phenomena are mentioned.