Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 20

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available Improved lumping friction model for liquid pipe flow
EN
Normally, during one-dimensional pipe flow, the friction terms are calculated with the use of a numerical method (for example MOC – method of characteristics) at every computational node along the pipe and at every time step. This procedure tends to increase the computational effort greatly. A considerable increase in computational speed can be archived by calculating the frequency-dependent friction at the end of the pipe only. To avoid possible problems (no damping at closed walls, underestimate damping on high impedance components) the frequency-dependent friction term is calculated from the flow waves. The lumping friction model in this work is based on a modificated Schohl convolution integral solution. In addition, the work examined the impact of using of simplified effective weighting function on the obtained results of numerical simulations. The modified method in conjunction with the use of simplified weighting function allow determination of real-time estimate of the basic parameters representing the fluid flow in complex hydraulic systems, water supply, etc.
2
Content available remote Convolution integral in transient pipe flow
EN
This paper is devoted to the modeling of hydraulic losses during transient flow of liquids in pressure lines. Unsteady pipe wall shear stress is presented in the form of a convolution integral of liquid acceleration and a weighting function. The weighting function depends on the dimensionless time and the Reynolds number. In its first revision (Zielke W 1968 J. ASME 90 109) it had a complex and inefficient mathematical structure (featured power growth of computational time). Therefore, further work aimed at developing the so-called efficient models for correct estimation of hydraulic resistance with simultaneous linear loading of the computer's operating memory was needed. The work compared the methods of numerical solving of the convolution integral known from the literature (classic by Zielke W 1968 J. ASME 90 109 and Yardy A E and Brown J M B 2010 J. Hydratd. Eng. 136 (7) 453 and efficient by Trikha A K 1975 J. Fluids Eng. p. 97. Kagawa T et at. 1983 Trans. Jpn. Soc. Mech. Eng. 49 (447) 2638 and Schohl G A 1993 J. Fluids Eng. 115 420). The comparison highlighted the level of usefulness of the analyzed models in simulating the water hammer and revealed the demand for further research for the improvement of efficiency of the solutions.
EN
This work concerns modeling of time-varying resistance during transient cavitating liquid pipe flow. The wall shear stress is presented in the way introduced by Zielke as the integral convolution of liquid local velocity changes and a weighting function. A new procedure for determination, so-called, a universal laminar-turbulent weighting function, which combines functions of Zielke and Vardy and Brown or Zielke and Zarzycki, is presented. Based on these weighting functions, the method of simulation transients in the pressure lines in a wide range of Reynolds numbers is presented. It eliminates numerical problems associated with the change of laminar flow into turbulent and vice versa. An example application of this method for simulation of water hammer is presented. The calculation results are compared against experiments presented by Bergant and Simpson, and good agreement is found.
PL
Praca dotyczy modelowania zmiennych w czasie oporów podczas nieustalonego przepływu cieczy w przewodach ciśnieniowych. Naprężenie styczne na ściance przewodu przedstawione zostało w klasyczny sposób (wg. Zielke) jako całka splotowa z przyśpieszenia cieczy i pewnej funkcji wagowej. Przedstawiono procedury wyznaczania dwóch uniwersalnych funkcji wagowych laminarnoturbulentnych (wg. Zielke i Vardy-Browna oraz wg. Zielke i Zarzyckiego).W oparciu o te funkcje przedstawiono metodę modelowania (symulacji) przebiegów przejściowych w przewodach ciśnieniowych w szerokim zakresie liczb Reynoldsa. Eliminuje on problemy natury numerycznej związane z przechodzeniem min. z przepływu laminarnego w turbulentny i odwrotnie. Podano przykład zastosowania opracowanej metody do symulacji uderzenia hydraulicznego. Wyniki obliczeń porównano z wynikami eksperymentalnymi wg. Berganta i Simpsona, otrzymując dobrą zgodność.
EN
Most papers dealing with calculations and simulations of the unsteady liquid pipe flow are based on the assumption that the formula for quasi-steady friction (Darcy-Weisbach formula) can be applied. In the case of fast changes, like fast transients e.g. water hammer, it fails. In this work, the wall shear stress is presented as a sum of quasi-steady and unsteady component. The unsteady component of the wall shear stress is modeled as a convolution of local fluid acceleration and a weighting function. The original weighting function has usually a very complicated structure, and what is more, makes impossible to carry out an efficient simulation of dynamical runs. In this paper, in order to enable efficient calculation of the unsteady component of the wall shear stress, new weighting functions are presented as sums of exponential components.
PL
W dużej części prac, dotyczących obliczania oraz symulacji niestacjonarnego przepływu cieczy w przewodach ciśnieniowych, opory wyznacza się jedynie z dobrze znanej formuły Darcy-Weisbacha. Niestety w szybkozmiennych przepływach, takich jak np. uderzenie hydrauliczne, założenie quasi-stacjonarności oporów jest poważnym błędem. Wponiższej pracy naprężenie styczne na ściance przewodu wyznacza się z sumy quasi-stacjonarnego składnika oraz niestacjonarnego. Niestacjonarny składnik naprężenia stycznego modelowany jest jako splot lokalnego przyśpieszenia cieczy oraz funkcji wagi. Klasyczne funkcje wagi mają skomplikowaną postać, co uniemożliwia efektywne wyznaczanie oporów. W tej pracy przedstawione zostały nowe efektywne postacie funkcji wagowych o rozszerzonych zakresach stosowalności.
EN
The paper presents the problem of modelling and simulation of transients during turbulent fluid flow in hydraulic pipes. The instantaneous wall shear stress on a pipe wall is presented in the form of integral convolution of a weighting function and local acceleration of the liquid. This weighting function depends on the dimensionless time and Reynolds number. Its original, very complicated mathematical structure is approximated to a simpler form which is useful for practical engineering calculations. The paper presents an efficient way to solve the integral convolution based on the method given by Trikha (1975) for laminar flow. An application of an improved method with the use of the Method of Characteristic for the case of unsteady flow (water hammer) is presented. This method is characterised by high efficiency compared to traditional numerical schemes.
PL
Artykuł przedstawia zagadnienie modelowania i symulacji przebiegów przejściowych podczas turbulentnego przepływu cieczy w przewodach ciśnieniowych. Chwilowe naprężenie styczne na ściance przewodu przedstawiono w postaci całki splotowej z funkcji wagi i przyspieszenia cieczy. Funkcja wagi dla naprężenia stycznego na ściance przewodu zależy od czasu bezwymiarowego i liczby Reynoldsa. Ma ona zawiłą postać matematyczną, dlatego aproksymowano ją do prostszej postaci, przydatnej do praktycznych obliczeń inżynierskich. Przedstawiono efektywny sposób rozwiązania całki splotowej, opierając się na metodzie podanej przez Trikha (1975) dla przepływu laminarnego. Podano zastosowanie ulepszonej metody symulacji naprężenia stycznego do metody charakterystyk podczas uderzenia hydraulicznego. Charakteryzuje się ona dużą efektywnością w stosunku do metody tradycyjnej.
EN
This paper is devoted to the problem of energy dissipation and it concerns unsteady friction modeling of the liquid flow in hydraulic lines. One dimensional (1D) quasi-steady model of energy dissipation is in common use. It means that the loss of energy is estimated by the Darcy-Weisbach formulae. Such an approximation is close to reality only for slow changes of the velocity field in the pipe cross-section. In case of fast changes, like fast transients, e.g. water hammer, it fails. In this work the wall shear stress (defined as an effect of unsteady fluid friction) is presented as a sum of quasi-steady and unsteady components. The unsteady component of the wall shear stress is modeled as an convolution of the local fluid acceleration and a weighting function w(t). The weighting function, in general, makes an allowance for a relation of the historic velocity changes and the unsteady component of the wall shear stress. Primitive weighting functions have usually very complicated structures, and what is more, they make it impossible to perform an efficient simulation of dynamical runs. In this paper, a new weighting function is presented as a sum of exponential components in order to enable efficient calculation of the unsteady component wall shear stress. A few examples of the new effective method of unsteady wall shear stress simulations, in case of the water hammer, are presented. The results of the calculations are compared with experiments known in literature and satisfying results are obtained.
EN
The research has aimed to determine the contents and variation of exchangeable cations in the soil of grasslands in the Radziejowa range (The Beskid Sądecki Mountains). The investigations were conducted in the areas with diversified habitat conditions under various type of management. The plant community description considered the altitude above sea level, land slope and aspect, and botanical composition. In the soil taken from the 0.10 cm layer pH was determined in l mol KC1 o dm-3 and exchangeable cations (Ca, Mg, K and Na) by means of extraction with l mol CH3COONH4 o dm-3. In the experiment the contents of exchangeable calcium forms in soil was conditioned by the altitude above sea level and the slope angle. Similar dependencies were found for the soil reaction. The soil reaction was changing and affected the concentrations of exchangeable cation forms. In soil sorption capacity the dominant alkaline cation was calcium whose concentration in the analyzed soils oscillated from 616 to 7325.79 mg Ca o kg-1 soil.
PL
W prezentowanych badaniach określono zawartość i zmienność kationów wymiennych w glebie użytków zielonych w paśmie Radziejowej (Beskid Sądecki). Badania prowadzono na terenach o zróżnicowanych warunkach siedliskowych oraz o różnym sposobie gospodarowania. Przy opisie zbiorowiska określano wysokość nad poziom morza, nachylenie oraz ekspozycję i skład botaniczny. W glebie w warstwie 0-10 cm oznaczono pH w 1 mol KC1 o dm-3 oraz kationy wymienne (Ca, Mg, K i Na), ekstrahując octanem amonu o stężeniu l mol CH3COONH4 o dm-3. W przeprowadzonych badaniach zawartość wymiennych form wapnia w glebie była uwarunkowana wysokością nad poziom morza oraz nachyleniem stoku. Podobne zależności stwierdzono w przypadku odczyny gleby. Odczyn gleby ulegał zmianie i wpływał na zawartość wymiennych form kationów zasadowych. W pojemności sorpcyjnej dominującym kationem zasadowym był wapń, którego zawartość w analizowanych glebach waha się od 616 do 7325,79 mg Ca o kg-1 gleby.
8
Content available remote Transient Cavitating Pipe Flow: Computation Models and Methods
EN
The paper presents four key mathematical models of a transient cavitating pipe flow, i.e. the column separation model (CSM), the gas cavitation model (CSMG), Adamkowski’s model (CSMA) and the bubbly cavitation model (BCM). All models investigated in the paper take into account unsteady frictional loss models. The equations describing all models have been solved using the method of characteristics at first and the finite differences method then. The results of numerical simulations have been compared with the results obtained in the experiments. Transients which have taken into account the unsteady wall shear stress fit well with the results of experiments in comparison with the quasi-steady wall shear stress model.
EN
The paper attempts to assess the influence of closed conduits' parameters on maximum pressure values recorded as a result of waterhammer and on the time of keeping unsteady flow with cavitation. A number of numerical tests, necessary for carrying out this research program, were performed using the authors' own programs written in Matlab and based on effective cavitation transient models, which take into account unsteady hydraulic friction. In particular, the results of two key models were investigated; i.e. bubbly cavitation model (BCM) and column separation model (CSM).
PL
W pracy podjęto próbę oszacowania wpływu parametrów przewodów zamkniętych na wartości maksymalnych ciśnień występujących w wyniku uderzenia hydraulicznego, jak i na czas utrzymywania się przepływu nieustalonego z kawitacją. Niezbędne do realizacji tej pracy liczne badania numeryczne, wykonane zostały z wykorzystaniem własnych programów napisanych w Matlabie bazujących na efektywnych modelach kawitacji przejściowej, w których uwzględniono niestacjonarne opory hydrauliczne. W szczególności rozpatrywano wyniki otrzymane z dwóch kluczowych modeli: kawitacji pęcherzykowej (bubbly cavitation model - BCM) oraz rozerwania słupa cieczy (column separation model - CSM).
EN
The paper presents two key mathematical models of transient cavitating pipe flow, i.e. column separation model (CSM) and bubbly cavitation model (BCM). Both models investigated in the paper take into account unsteady frictional loss models. The equations describing the CSM and BCM models have been solved using first the method of characteristics and then the finite differences method. The results of numerical simulations have been compared with the results obtained in the experiments. Transients which took into account unsteady wall shear stress fit well the results of experiments in comparison with quasi-steady wall shear stress model.
EN
The paper presents the problem of modelling and simulation of transients phenomena in hydraulic systems with long liquid lines. The unsteady resistance model is used to describe the unsteady liquid pipe flow. The wall shear stress at the pipe wall is expressed by means of the convolution of acceleration and a weighting function which depends on the (laminar or turbulent) character of the flow. The results of numerical simulation are presented for the waterhammer effect, which is caused by a sudden shift of the hydraulic directional control valve. The following cases of the system supply are considered: the first, with a constant delivery rate of the pump and the second, which additionally considers pulsation of the delivery of the pump. Computer simulations are compared with results of experiments. They are found to be very consistent in the case with the variable rate of the pump delivery taken into accent.
PL
Artykuł przedstawia zagadnienie modelowania i symulacji zjawisk przejściowych w układach hydraulicznych z hydrauliczną linią długą. Wykorzystano model tarcia niestacjonarnego do opisu niestacjonarnego przepływu w przewodzie. Naprężenia ścinające na ściankach przewodów są określone za pomocą przyspieszenia i finkcji wagi, która zależy od charakteru przepływu (uwarstwiony, turbulentny). Rezultaty symulacji numerycznych są prezentowane dla uderzenia hydraulicznego, które spowodowane jest poprzez nagłe przesterowanie rozdzielacza. Rozpatrywane są dwa przypadki: pierwszy - gdy układ zasilający podaje stałą wartość natężenia przepływu, drugi uwzględniający pulsację wydajności pompy wyporowej. Symulacje komputerowe są porównane z wynikami badań eksperymentalnych. Wykazano dużą zgodność symulacji komputerowych uwzględniających pulsację wydajności pompy z wynikami eksperymentu.
PL
W pracy przedstawiono dwa kluczowe modele matematyczne przebiegów przejściowych przepływu kawitacyjnego w przewodach: model rozerwania słupa cieczy (column separation model - CSM) i model kawitacji pęcherzykowej (bubbly cavitation model - BCM). Uwzględniono w nich nieustalone modele tarcia cieczy o ścianki przewodu. Rezultaty symulacji numerycznych porównano z wynikami badań eksperymentalnych. Przebiegi, w których uwzględniono niestacjonarne opory tarcia cieczy o ścianki rurociągu, dobrze odpowiadają wynikom eksperymentalnym.
EN
The paper presents two crucial mathematical models of transient cavitating pipe flow, i.e. column separation model (CSM) and bubbly cavitation model (BCM). The transient state models of friction between liquid and pipe wall have been associated with those models. The results of numeric simulations have been compared to results of experiments. Putting the dependences representing the non-stationary resistances of friction between liquid and pipe walls to considered models one can observe, that simulation results are quite similar to referring experimental results.
PL
Przedstawiono dwa modele kawitacji parowej: dyskretny model rozerwania słupa cieczy (CSM) i model kawitacji pęcherzykowej BCM. W obu modelach uwzględniono niestacjonarne opory tarcia w postaci całki splotowej z przyśpieszenia i funkcji wagi. Wyniki obliczeń porównano z dostępnymi z literatury wynikami badań eksperymentalnych. Stwierdzono lepszą ich zgodność niż w przypadku modelu quasi-ustalonych strat tarcia.
EN
The two models of vapour cavitation are presented in the paper: the column separation model (CSM) and bubble cavitation model (BCM). Non-stationary friction resistances have been introduced to both models represented by convolution integral with integrand depending on acceleration and certain weighting function. The results of calculation are compared with published experimental results. A better compatibility has been stated compared with the model of quasi-steady friction loses.
PL
W pracy przedstawiono zagadnienie komputerowej symulacji przebiegów przejściowych w układach z hydrauliczną linią długą. W obliczeniach, przeprowadzanych metodą charakterystyk wykorzystano modele niestacjonarnego tarcia cieczy, które w istotny sposób zblizają wyniki symulacji do danych doświadczalnych. Formuły obliczeniowe przedstawiono w postaci umożliwiającej przeprowadzenie efektywnych obliczeń numerycznych, wykorzystujacych metodę Trikha'ego.
EN
The papers deals with computation and simulation transients flow in hydraulic systems with long line. The models of unsteady friction losses were used in computation by the method of characteristics. These models significantly improve results of simulations. The computational formulae of unsteady shear stress at pipe wall are expressed in a form, based on Trikha's method, which make possible to carry out calculations in a very efficient way. Presented new formula circumscribe unsteady friction losses in turbulent condition.
EN
The paper deals with computation and simulation of transient turbulent flow of liquid in pipes. The unsteady shear stress at pipe wall is expressed as integral convolution of weighting function and mean acceleration of liquid. Finally, the unsteady flow of liquid in the pipe is described by two equations, i.e. integro-differential motion equation and continuity equation. The above equations have been solved by means of the method of characteristics using finite difference method. Additionally, calculations have been carried out using relation for quasi-steady wall shear stress. For water hammer, the computed results have been compared to the experimental ones. The comparison of computational and experimental data confirms a high accuracy of the solutions obtained from the calculations based on the presented formulae.
PL
Przedstawiono wielkości charakteryzujące niestacjonarnego ruchu cieczy w przewodach cisnieniowych, zarówno dla przepływu laminarnego jak i turbulentnego. Niektóre wyniki obliczeń numerycznych tych wielkości porównano z dostępnymi z literatury wynikami badań doświadczalnych, uzyskując dobrą zgodność.
EN
Characteristics of non stationary fluid movement in pressure conduits for laminar and turbulent flow are presented. Some numeric calculations of the characteristics have been compared with published experimental data. The comparison revealed a good conformity.
PL
W pracy przedstawiono zagadnienie komputerowej symulacji uderzenia hydraulicznego w przewodach zamkniętych. W celu zwiększenia dokładności rozwiązań wykorzystano hipotezy niestacjonarnego tarcia cieczy. Niniejsza praca przedstawia sposób symulacji uderzenia hydraulicznego metodą charakterystyk. Formuły obliczeniowe, opisujące zmienne w czasie opory tarcia są opracowane zarówno dla warunków przepływu laminamego jak i turbulentnego. W pracy rozważono przydatność tych wyrażeń do wydajnych obliczeń numerycznych.
EN
The paper deals with computations and simulations transient flow in liquid pipe. In order to correct effect of simulations there have been used unsteady friction formulae. Present work presents way of simulations water hammer effect by method of characteristics. Formulae describing unsteadiness are valid for laminar flow as well as turbulent one. In this work considered usefulness this expressions to efficient numerical calculations.
PL
Przedstawiono modele hydraulicznej linii długiej odnoszącej się do przepływów laminarnych i burzliwych. Porównano zapisy parametrów skupionych i rozłożonych wzdłuż długości linii.
EN
Hydraulic models of hydraulic long lines with laminar and turbulent flows are presented. Records of parameters converged along the line are compared with those which are distributed, are compared.
PL
Przy obliczeniach przebiegów nieustalonych podczas turbulentnego przepływu cieczy w przewodach ciśnieniowych, powszechnie przyjmuje się quasi-ustalony opór hydrauliczny. W niniejszej pracy proponuje się aplikację wyrażeń określających niestacjonarny opór hydrauliczny do powszechnie stosowanych metod obliczeń przebiegów dynamicznych w układach hydraulicznych. W oparciu o funkcję przejścia pomiędzy naprężeniem stycznym na ściance przewodu a prędkością średnią, wyznaczono funkcję wagi dla naprężenia stycznego. Wielkość ta uwzględnia zmienny opór hydrauliczny przy obliczeniach przebiegów dynamicznych.
EN
In calculations of transient turbulent pipe flows, the quasi-steady hydraulic resistance is generally used. This paper presents the applications of unsteady hydraulic resistance to applied methods of calculations transients flows in hydraulic systems. Basing on the transfer functions, which relates the pipe wall shear stress with mean velocity, the weighting function model of friction has been calculated. This function takes into consideration the instantaneous hydraulic resistance in transients flows.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.