Zastosowanie teorii podobieństwa w modelowaniu awarii sieci wodociągowych

• Autorzy: Iwanek M. , Malesińska A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2015.3.1

Warianty tytułu

EN

Use of similitude in modeling water supply failure

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Fizyczne modelowanie zjawisk rzeczywistych jest nieustannie wykorzystywane w badaniach praktycznych problemów technicznych. Przy przeprowadzaniu eksperymentu bardzo ważnym zagadnieniem jest właściwy dobór warunków doświadczenia oraz sposób przeniesienia wyników badań uzyskanych dla modelu na zjawisko rzeczywiste. W tym celu wykorzystuje się teorię podobieństwa zjawisk fizycznych. Awaria sieci wodociągowej, polegająca na jej rozszczelnieniu, jest zjawiskiem złożonym. Powoduje to, że bardzo trudno jest zaprojektować model fizyczny awarii, tak by zachować nie tylko podobieństwo geometryczne i kinematyczne, ale również dynamiczne. W ramach niniejszej pracy podjęto próbę określenia warunków budowy modelu fizycznego symulującego awarie polegające na rozszczelnieniu sieci wodociągowej, w oparciu o analizę postaci równań opisujących zjawisko i analizę wymiarową. Badania przeprowadzono rozpatrując poszczególne procesy towarzyszące awarii (przepływ wody w rurze, wypływ przez otwór oraz przepływ w gruncie) oddzielnie, niezależnie od siebie oraz traktując zjawisko całościowo. Przedstawione w artykule wyniki obliczeń stanowią rezultat teoretycznych analiz, wymagających w przyszłości potwierdzenia przez empiryczną weryfikację. Dopiero wówczas będą mogły stanowić podstawę projektu stanowiska laboratoryjnego do fizycznej symulacji awarii sieci wodociągowej.

EN

Experimental modeling of real phenomena is continuously used in practical research of technical problems, especially to verify numerical solutions. During the experiment, it is crucial to correctly set experiment’s conditions and to transfer model research results into a real phenomenon. In order to do that, physical phenomena similitude is used. Water supply network’s failure is a complex phenomenon. Due to the complexity of a phenomenon, it is very difficult to design its experimental model with assuring not only a geometric and kinematic similarity but also a dynamic one. In this paper we estimated terms of creation of a physical model simulating water supply network’s failures, basing on an analysis of a form of the phenomena equations and a dimensional analysis. Research was made by considering particular processes accompanying water supply network’s failure (a water flow in a pipe, an outflow through a pipe hole and a water flow in ground) individually and independently but also as an entire phenomenon. The obtained results are the effect of theoretical analyses, which need to be confirmed in the future by an empiric verification. Basing on pursued experiments, a laboratory stand to physical simulation of a water supply network’s failure can be designed.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie fizyczne; teoria podobieństwa; analiza wymiarowa; awaria; wodociąg

EN

experimental modeling; similitude; dimensional analysis; failure; water supply network

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 3
• Strony: 82--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz.

Twórcy

autor

Iwanek M.

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Zaopatrzenia w Wodę i Usuwania Ścieków, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin

autor

Malesińska A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

Bibliografia

• [1] Buckingham E., On physically similar systems; illustrations of the use of dimensional equations. Phys. Rev. 4, 1914, 345–376.
• [2] Drobot S., O analizie wymiarowej, Zastosowania Matematyki I (4), 1954, 233–272.
• [3] Jeżowiecka-Kabsch K., Szewczyk H., Mechanika płynów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001.
• [4] Kubrak E., Kubrak J., Podstawy obliczeń z mechaniki płynów w inżynierii i ochronie środowiska. Wyd. SGGW, Warszawa 2010.
• [5] Mitosek M., Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. Wyd. PWN, Warszawa 2001.
• [6] Wang, Q. J., Horton, R. and Fan, J. An analytical solution for one-dimensional water ifiltration and redistribution in unsaturated soil. Pedosphere. 19(1), 2009, 104–110.