Use of the steadystate orifice equation in the computation of transient flow through pipe leaks

Abstract

لقد استعرضنا في هذه الدراسة استخدام طريقة الخواص العددية لمحاكاة التدفق غير المنتظم في الأنابيب بوجود تسرب ما على امتداد الأنبوب، وقمنا باشتقاق المعادلات العددية ذات العلاقة حيث تم تقييم دقة استخدام معادلة التدفق المنتظم من فوهة لحساب مقدار التدفق غير المنتظم من فتحة تسرب في أنبوب كما قمنا بتجريب وفحص خمس فتحات تسرب عشوائية بأشكال فتحات (شقوق) مختلفة تم استحداثها عمدا في أنبوب التجربة وتشمل هذه الأشكال فتحة تسرب ضيقة محيطية، وفتحة ناتجة عن لحام ضعيف، وفتحات صغيرة متقاربة، وفتحة طولية طويلة، وفتحة ناتجة من وصلة سباكة ضعيفة بين أنبوبين وبتمرير عدة قيم لتدفق منتظم لكل واحدة من هذه الفتحات أمكن استخراج متوسط معامل الفتحة الذي يماثل معامل التدفق من خلال فوهة ثم بعد ذلك تمرير تدفق شديد التغير (عدم الانتظام) من خلال كل واحدة من فتحات التسرب واستخدام معامل الفتحة الذي تم إيجاده سابقا لحساب تاريخ قيمة التدفق من خلال الفتحة عبر هذا التدفق المتغير وقد تمت مقارنة قيم تاريخ التدفق المحسوبة هذه مع نظيراتها المقاسة، ووجد أنه يمكن وبدقة جيدة استخدام معادلة التدفق المنتظم من خلال فوهة لحساب قيمة التدفق غير المنتظم من فتحات التسرب في الأنابيب، وبخاصة فتحات التسرب عادية الحجم

The implementation of the unsteady leak rate simulation by the Method of Characteristics is discussed and the respective numerical equations are derived The use of the steadystate orifice equation for the computation of unsteady leak rates from pipe throughcrack or rupture is discussed and evaluated Five different shapes of artificially made pipe throughcracks were experimentally considered These types of leak sources include a circumferential crack a loose weldment crack multiple small cracks a longitudinal long crack and a loose union fitting Different values of steadystate leak rates were run through each of these crack types and a leak opening dimensional coefficient analogous to that of the orifice was established Severe transient flow through the same leak opening was then run and the average steadystate value for this coefficient was used to establish a leak rate history throughout the transient course A comparison between this leak rate history and the corresponding measured rate was considered and it was found that the use of the steadystate orifice equation for the computation of leak rate from pipe throughcrack (rupture) during transient flow conditions was accurate for normalsized leaks