Modeling of Pressure Transient Losses
- Reference number
- SM09-0072
- Start and end dates
- 100901-101231
- Amount granted
- 173 960 SEK
- Administrative organization
- TÜV Nord Sweden AB
- Research area
- Other
Summary
Main objectives: Pressure transients are common and important loads on piping systems. At the same time pressure transients are complicated to analyze. Numerical methods of high order are necessary to capture the loads, but these methods are often sensitive to disturbances and are under some conditions unstable. Pressure transients have therefore been analyzed with methods which damp the disturbances. Sometimes the calculation error and the natural damping cancel. The problem is that the numerical and the natural damping are of different character, which leads to a risk for underestimation of the loads. The goal of this project is to study ways to damp disturbances in higher order numerical methods with modeled natural damping. Condensed work plan: The research will be done for two half years at 40% part time. During the first half year a numerical methodology accounting for flow-structure interaction will be developed. flow-structure interaction can act as damping. During the second half year other loss mechanisms, such as friction, will be studied. Expected results: • Increased understanding of how numerical schemes affect the solution of pressure transients • Increased knowledge about how natural damping affects pressure transients and how it can be modeled
Popular science description
Tryckslag är en vanlig och viktig belastning i rörsystem. Den ger både höjda tryck i rören och reaktionskrafter på rören. Samtidigt är tryckslag komplicerade att analysera. För att fånga rätt amplitud och frekvensinnehåll krävs numeriska metoder av hög ordning. Dessa metoder har den inneboende egenskapen att de är känsliga för störningar och de är under vissa förutsättningar instabila. Historiskt har tryckslag därför analyserats med numeriska metoder som är diffusiva och därmed dämpar ut störningarna. Ibland liknar det beräkningsfelet den naturliga dämpningen i systemet, så att de tar ut varandra. Problemet är att den numeriska och naturliga dämpningen har olika karaktär. Det gör att den beräknade lasten kan ha en underskattad amplitud och ett felaktigt frekvensinnehåll som kan leda till att belastningar på strukturer underskattas. Detta måste hanteras genom användning av säkerhetsfaktorer. Om förståelsen för dämpningsfenomenen kan ökas, kan säkerhetsfaktorerna minskas med bibehållen säkerhetsmarginal. På så sätt kan konstruktionerna bli effektivare. Den numeriska dämpningen har studerats ingående genom åren och går att storleksbestämma och i viss mån styra genom val av mer eller mindre diffusiva metoder. Däremot är den naturliga dämpningen via exempelvis flödes-struktur interaktion och viskösa förluster svårare att modellera. Målet med arbetet är att studera realistiska sätt att dämpa störningar i högre ordningens numeriska metoder med modellerad naturlig dämpning. Istället för numerisk dämpning skall alltså väl modellerad naturlig dämpning användas för att stabilisera lösningarna. Detta kräver god förståelse av den naturliga dämpningen såväl som kontroll över den numeriska lösningens dämpning. Nyttan består i möjligheter att konstruera system som är såväl säkrare som mindre resurskrävande. Resultatet av forskningen ska presenteras och publiceras vid minst en konferens och på så sätt komma Svensk akademi och industri till godo. Minst två gästföreläsningar kommer även att ges i relevanta kurser på LTH. Arbetet ska utföras på TLH under två dagar i veckan under september 2010 – februari 2011 och september 2011 – februari 2012, d.v.s. 40% under två halvår.