روح اله فاتحی

مخازن حاوی سیال دوفاز همواره در معرض شوک های ترموهیدرولیکی هستند. شوک هیدرولیکی حاصل از چگالش یک باره بخار، با ایجاد موج رونده به هر دو سمت مخزن، باعث ایجاد نیروهای بزرگ نوسانی به مخزن می شود. این نوسانات می تواند باعث شکست اتصالات مخزن و یا حتی تخریب آن شود. در این پایان نامه، اثرات یک شوک ترموهیدرولیکی بر سطح آزاد سیال و توزیع سرعت، در یک مخزن طویل حاوی سیال دوفاز، با در نظر گرفتن اثرات اصطکاک و تغییرات جرم حاصل از تغییر فاز، مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل طویل بودن مخزن، از مدل آب کم عمق به صورت یک بعدی استفاده شده است. با هدف افزایش دقت جواب و انتخاب بهترین روش عددی برای حل معادلات آب کم عمق، از روش های مرتبه یک، مرتبه دو و مرتبه بالا استفاده شده است. همچنین، مقدار سیال چگالیده ناشی از شوک گرمایی، از بقای انرژی محاسبه شده است. مقادیر ورودی به مخزن و خروجی از آن و همچنین اثرات اصطکاک از طریق جمله چشمه و چاه وارد مسئله شده اند. اثر متغیر های مختلف همچون میزان تغییر ناگهانی دمای آب ورودی، جانمایی انشعاب آب ورودی، تغییرات چگالی و اصطکاک دیواره بر سطح آزاد آب و نیروی خالص وارده بر مخزن محاسبه و رسم شده اند. همچنین به منظور نتیجه گیری بهتر، مسئله با معادلات ناویر-استوکس دوبعدی و به کمک حلگر interFoam نرم افزار OpenFOAM نیز حل گردید. هرچند نیروی محاسبه شده در حل دوبعدی بدلیل مدل شدن اصطکاک بین لایه های سیال کمتر از حالت یک بعدی محاسبه می شود ولی نشان داده خواهد شد که در هر صورت پدیده تلاطم حاصل از یک شوک ترموهیدرولیکی می تواند نیروهایی از مرتبه 10 به توان 5 نیوتون بر مخزن وارد کند.