Parameters affecting water-hammer wave attenuation, shape and timing—Part 2: Case studies

Bergant, Anton; Tijsseling, Arris S.; Vítkovský, John P.; Covas, Dídia; Simpson, Angus R.; Lambert, Martin F.

doi:10.3826/jhr.2008.2847

Cited by 71 publications

(42 citation statements)

References 14 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The attenuation of water-hammer wave along a pressurized scheme is caused by energy dissipation induced by many factors such as surge control devices, the presence of dissolved air in water, the shear stress effect and the inelastic behaviour of the pipe or shaft wall, leakage and the FSI (Bergant et al 2008a(Bergant et al , 2008b. The inelastic behaviour is important in plastic pipes and related to the mechanical properties of the pipe wall and to the fluid wave frequency (Hachem and Schleiss 2011).…”

Section: Wave Attenuationmentioning

confidence: 99%

Effect of drop in pipe wall stiffness on water-hammer speed and attenuation

Hachem

Schleiss

2012

Journal of Hydraulic Research

View full text Add to dashboard Cite

The effect of local drop of wall stiffness in pressurized waterways on the pressure wave speed and the wave attenuation during transients is investigated experimentally. A new signal-processing procedure to identify the presence of a weak reach is introduced and validated by physical experimentation based on assessing the pressure and vibration records acquired at both ends of a multi-reach steel test pipe. Water-hammer was generated by closing a downstream valve, whereas the weak reaches were simulated by replacing the steel portions with aluminium and PVC material. The wave speed and wave attenuation factor during transients are considered as global indicators of local and large changes in stiffness of the pipe wall. The method is capable of locating the stiffness weakness along the test pipe if one PVC reach is used. The error in estimating the position of such a reach relative to the real position of its mean value varies up to 23%.

show abstract

Section: Wave Attenuationmentioning

confidence: 99%

Effect of drop in pipe wall stiffness on water-hammer speed and attenuation

Hachem

Schleiss

2012

Journal of Hydraulic Research

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…-ideal gas equation (assuming isothermal conditions): [4], [12]. It should be noted that in the MOC-based DGCM the Courant number is held equal to unity.…”

Section: Theoretical Modellingmentioning

confidence: 99%

“…Homogeneously distributed air bubbles or trapped air pockets in a liquid pipeline system can significantly reduce pressure wave propagation velocity (wave speed) and cause changes in the attenuation, shape and timing of pressure waves. This depends on the amount of the air in bubbles and pockets [3], [4]. The effects of entrapped or entrained air on surge pressures can be either beneficial or detrimental.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Dynamic water behaviour due to one trapped air pocket in a laboratory pipeline apparatus

Bergant

Karadžić

Tijsseling

2016

IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. Trapped air pockets may cause severe operational problems in hydropower and water supply systems. A locally isolated air pocket creates distinct amplitude, shape and timing of pressure pulses. This paper investigates dynamic behaviour of a single trapped air pocket. The air pocket is incorporated as a boundary condition into the discrete gas cavity model (DGCM). DGCM allows small gas cavities to form at computational sections in the method of characteristics (MOC). The growth of the pocket and gas cavities is described by the water hammer compatibility equation(s), the continuity equation for the cavity volume, and the equation of state of an ideal gas. Isentropic behaviour is assumed for the trapped gas pocket and an isothermal bath for small gas cavities. Experimental investigations have been performed in a laboratory pipeline apparatus. The apparatus consists of an upstream end high-pressure tank, a horizontal steel pipeline (total length 55.37 m, inner diameter 18 mm), four valve units positioned along the pipeline including the end points, and a downstream end tank. A trapped air pocket is captured between two ball valves at the downstream end of the pipeline. The transient event is initiated by rapid opening of the upstream end valve; the downstream end valve stays closed during the event. Predicted and measured results for a few typical cases are compared and discussed.

show abstract

“…El sistema analizado está incluido en Bergant et al (2008) Además, a (inicial) = 1319 (m/s), N = cantidad de subtramos de la discretización = 16 y ∆t = paso de tiempo computacional (inicial) = 0.0017627 (s), siendo C n = número de Courant (inicial) = a·∆t/(L/N) = 1319×0.0017627/(37.23/16) = 1.0. Se supondrá que la masa de aire disuelto se distribuye en cada una de las secciones de la tubería, y que en todo momento la presión en el sistema será mayor que la presión de vapor, lo cual evitará la aparición de bolsas de aire y la subsecuente separación de la columna de agua.…”

Section: Resultsunclassified

“…Las Figuras 2 y 3 comparan las curvas de presión vs. tiempo en el nodo intermedio de la tubería y en el nodo donde se ubica la válvula, donde se aprecia que el MC (m = 0.0027 kg/m 3 ) presenta una atenuación mayor en relación al MDFI (m = 0.0027 kg/m 3 ), siendo que este último registra un mejor nivel de ajuste al resultado entregado por la literatura (Bergant et al, 2008). El resultado insatisfactorio del MC se debe a que el flujo con aire disuelto hace disminuir la magnitud original de a , haciendo por tanto que C n disminuya del valor inicial 1.00 a 0.55, con el consiguiente impacto en la magnitud y frecuencia de las presiones debido al efecto de interpolación.…”

Section: Resultsunclassified

Análisis implícito del flujo transitorio de agua con aire disuelto

Twyman¹

2018

ing.agua

View full text Add to dashboard Cite

Twyman | Análisis implícito del flujo transitorio de agua con aire disuelto 27 Ingeniería del Agua | 22. 1 | 2018 Análisis implícito del flujo transitorio de agua con aire disuelto RESUMENSe aplica el método de diferencias finitas implícito (MDFI) para resolver el flujo transitorio en un sistema que transporta agua con aire disuelto utilizando una malla espacio-tiempo rectangular fija (o variable) definida por el método del paso de tiempo especificado. El contenido de aire en el fluido modifica tanto la velocidad de la onda como el número de Courant, lo cual hace inconveniente aplicar el Método de las Características (MC) tradicional y otros esquemas explícitos debido a su imposibilidad para simular los cambios en la magnitud, forma y frecuencia del tren de presiones. La conclusión es que el MDFI entrega una solución precisa y estable, con un buen nivel de ajuste respecto de un caso clásico reportado en la literatura, siendo una alternativa válida para la solución del transitorio en sistemas que transportan agua con aire disuelto. Palabras clave INTRODUCCIÓNEl método de las características (MC) es el esquema más usado para la solución del flujo transitorio en redes de tuberías debido a sus propiedades numéricas: precisión, estabilidad, rapidez y facilidad para modelar distintas condiciones de borde (estanques, depósitos, válvulas, bombas, etc.). La principal desventaja del MC es que debe cumplir irrestrictamente con la condición de Courant (C n ) para garantizar la calidad y confiabilidad numérica de los resultados, lo cual restringe la forma de discretización de la malla espacio-tiempo, lo cual significa que la relación entre el paso de tiempo ∆t, la subdivisión de los tramos ∆x (= L/N, con L = longitud de la tubería y N = número de sub-tramos) y la velocidad de la onda (a) no puede ser escogida arbitrariamente, siendo necesario cumplir con la relación ∆t = ∆x/a en todos los tramos del sistema. Es claro que en las redes de tuberías reales es imposible cumplir con Courant a partir de un ∆t común porque los sistemas generalmente están compuestos por tuberías de diferentes dimensiones (longitudes, diámetros, espesores) y materiales constituyentes (acero, PVC, etc.). Por lo tanto, la aplicación del MC para solucionar el flujo transitorio en redes complejas supone aplicar un procedimiento de interpolación, generalmente en el eje espacial de la discretización, para determinar las variables de estado (Q = caudal, H = presión) en los nodos internos y de borde de cada tubería del sistema que tenga un C n < 1.0. Sin embargo, la aplicación del proceso de interpolación implica la aparición de atenuaciones numéricas en los resultados (Goldberg y Wylie, 1983). Otro camino que evita la interpolación es ajustar la velocidad de la onda (±15%) en aquellas tuberías donde C n < 1.0 hasta cumplir con ∆t = ∆x/a, aún cuando este proceder supone un riesgo en el sentido que podría significar adoptar valores físicos inconsistentes o directamente irreales (Twyman, 2016b). El MC es aplicable en casi cualquier tipo de sistema, aún cu...

show abstract

Parameters affecting water-hammer wave attenuation, shape and timing—Part 2: Case studies

Cited by 71 publications

References 14 publications

Effect of drop in pipe wall stiffness on water-hammer speed and attenuation

Effect of drop in pipe wall stiffness on water-hammer speed and attenuation

Dynamic water behaviour due to one trapped air pocket in a laboratory pipeline apparatus

Análisis implícito del flujo transitorio de agua con aire disuelto

Contact Info

Product

Resources

About