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Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 1, Mathematical tools / Bergant, Anton in Journal of hydraulic research, Vol. 46 n°3 (2008) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp. 373-381 Titre : Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 1, Mathematical tools Titre original : Paramètres affectant l'atténuation, la forme et le retard du coup de bélier. Partie 1, Modèles mathématiques Type de document : texte imprimé Auteurs : Bergant, Anton, Auteur ; Arris S. Tijsseling, Auteur ; Vitkovsky, John P., Auteur Article en page(s) : pp. 373-381 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Air  pocket  Blockage  Cavitation  Column  separation  Fluid-structure  interaction  Leakage  Unsteady  friction  Viscoelastic  behaviour  of  the  pipe-wall  Water  hammer Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : This two-part paper investigates key parameters that may affect the pressurewaveform predicted by the classical theory ofwater-hammer. Shortcomings in the prediction of pressure wave attenuation, shape and timing originate from violation of assumptions made in the derivation of the classical waterhammer equations. Possible mechanisms that may significantly affect pressure waveforms include unsteady friction, cavitation (including column separation and trapped air pockets), a number of fluid–structure interaction (FSI) effects, viscoelastic behaviour of the pipe-wall material, leakages and blockages. Engineers should be able to identify and evaluate the influence of these mechanisms, because first these are usually not included in standard water-hammer software packages and second these are often “hidden” in practical systems. Part 1 of the two-part paper describes mathematical tools for modelling the aforementioned mechanisms. The method of characteristics transformation of the classical water-hammer equations is used herein as the basic solution tool. In separate additions: a convolution-based unsteady friction model is explicitly incorporated; discrete vapour and gas cavity models allow cavities to form at computational sections; coupled extended water-hammer and steel-hammer equations describe FSI; viscoelastic behaviour of the pipe-wall material is governed by a generalised Kelvin–Voigt model; and blockages and leakages are modelled as end or internal boundary conditions. Cet article, publié en deux parties, étudie les paramètres clés qui ne sont pas considérés par la théorie classique du coup de bélier et qui peuvent cependant avoir un effet significatif sur la forme de l'onde de pression. Les différences entre les valeurs calculées et observées dans l'atténuation, la forme et le retard de l'onde de pression sont expliquées par ces paramètres. Les ingénieurs devraient être capables d'identifier et évaluer l'influence de ces phénomènes puisque, tout d'abord, ils ne sont généralement pas considérés dans les logiciels commerciaux de calcul du coup de bélier, et, ensuite, ils se manifestent, souvent sous forme "masquée", dans les systèmes réels. Ces phénomènes sont notamment la friction transitoire, la cavitation (y compris la séparation de la colonne et les poches d'air), l'interaction de fluide structure (FSI), le comportement viscoélastique du matériel de la conduite, les fuites et les blocages. La première partie décrit les modèles mathématiques nécessaires pour calculer les effets de ces phénomènes. La méthode de caractéristiques (MOC) est utilisée comme outil base pour la transformation des équations classiques du coup de bélier. Le modèle pour le calcul de la friction transitoire, basé sur l'opération de circonvolution, y est explicitement incorporé. Les modèles discrets de cavité de vapeur et de gaz permettent de simuler la cavitation aux sections définies. La FSI est décrite par les équations élargies combinées du coup de bélier et du coup d'acier tandis que le comportement viscoélastique du matériel de la conduite est décrit par un modèle généralisé de Kelvin-Voigt. Les fuites et les blocages sont considérés comme condition de frontière d'extrémité ou intérieure. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 1, Mathematical tools = Paramètres affectant l'atténuation, la forme et le retard du coup de bélier. Partie 1, Modèles mathématiques [texte imprimé] / Bergant, Anton, Auteur ; Arris S. Tijsseling, Auteur ; Vitkovsky, John P., Auteur . - pp. 373-381. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp. 373-381 Mots-clés : Air  pocket  Blockage  Cavitation  Column  separation  Fluid-structure  interaction  Leakage  Unsteady  friction  Viscoelastic  behaviour  of  the  pipe-wall  Water  hammer Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : This two-part paper investigates key parameters that may affect the pressurewaveform predicted by the classical theory ofwater-hammer. Shortcomings in the prediction of pressure wave attenuation, shape and timing originate from violation of assumptions made in the derivation of the classical waterhammer equations. Possible mechanisms that may significantly affect pressure waveforms include unsteady friction, cavitation (including column separation and trapped air pockets), a number of fluid–structure interaction (FSI) effects, viscoelastic behaviour of the pipe-wall material, leakages and blockages. Engineers should be able to identify and evaluate the influence of these mechanisms, because first these are usually not included in standard water-hammer software packages and second these are often “hidden” in practical systems. Part 1 of the two-part paper describes mathematical tools for modelling the aforementioned mechanisms. The method of characteristics transformation of the classical water-hammer equations is used herein as the basic solution tool. In separate additions: a convolution-based unsteady friction model is explicitly incorporated; discrete vapour and gas cavity models allow cavities to form at computational sections; coupled extended water-hammer and steel-hammer equations describe FSI; viscoelastic behaviour of the pipe-wall material is governed by a generalised Kelvin–Voigt model; and blockages and leakages are modelled as end or internal boundary conditions. Cet article, publié en deux parties, étudie les paramètres clés qui ne sont pas considérés par la théorie classique du coup de bélier et qui peuvent cependant avoir un effet significatif sur la forme de l'onde de pression. Les différences entre les valeurs calculées et observées dans l'atténuation, la forme et le retard de l'onde de pression sont expliquées par ces paramètres. Les ingénieurs devraient être capables d'identifier et évaluer l'influence de ces phénomènes puisque, tout d'abord, ils ne sont généralement pas considérés dans les logiciels commerciaux de calcul du coup de bélier, et, ensuite, ils se manifestent, souvent sous forme "masquée", dans les systèmes réels. Ces phénomènes sont notamment la friction transitoire, la cavitation (y compris la séparation de la colonne et les poches d'air), l'interaction de fluide structure (FSI), le comportement viscoélastique du matériel de la conduite, les fuites et les blocages. La première partie décrit les modèles mathématiques nécessaires pour calculer les effets de ces phénomènes. La méthode de caractéristiques (MOC) est utilisée comme outil base pour la transformation des équations classiques du coup de bélier. Le modèle pour le calcul de la friction transitoire, basé sur l'opération de circonvolution, y est explicitement incorporé. Les modèles discrets de cavité de vapeur et de gaz permettent de simuler la cavitation aux sections définies. La FSI est décrite par les équations élargies combinées du coup de bélier et du coup d'acier tandis que le comportement viscoélastique du matériel de la conduite est décrit par un modèle généralisé de Kelvin-Voigt. Les fuites et les blocages sont considérés comme condition de frontière d'extrémité ou intérieure. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com

Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 2, Case studies / Bergant, Anton in Journal of hydraulic research, Vol. 46 n°3 (2008) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp.382-391 Titre : Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 2, Case studies Titre original : Paramètres affectant l'atténuation, la forme et le retard du coup de bélier. Partie 2, Cas d'étude Type de document : texte imprimé Auteurs : Bergant, Anton, Auteur ; Arris S. Tijsseling, Auteur ; Vitkovsky, John P., Auteur Article en page(s) : pp.382-391 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Air  pocket  Blockage  Cavitation  Column  separation  Fluid-structure  interaction  Leakage  Unsteady  friction  Viscoelastic  behaviour  of  the  pipe-wall  Water  hammer Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : This two-part paper investigates parameters that may significantly affect water-hammer wave attenuation, shape and timing. Possible sources that may affect the waveform predicted by classical water-hammer theory include unsteady friction, cavitation (including column separation and trapped air pockets), a number of fluid–structure interaction effects, viscoelastic behaviour of the pipe-wall material, leakages and blockages. Part 1 of this two-part paper presents the mathematical tools needed to model these sources. Part 2 of the paper presents a number of case studies showing how these modelled sources affect pressure traces in a simple reservoir-pipeline-valve system. Each case study compares the obtained results with the standard (classical) water-hammer model, from which conclusions are drawn concerning the transient behaviour of real systems. Cet article, publié en deux parties, étudie les paramètres qui peuvent avoir un effet significatif sur l'atténuation, la forme et le retard de la variation de pression pendant un coup de bélier. Les phénomènes non considérés par la théorie classique du coup de bélier qui peuvent modifier la forme d'onde sont notamment la friction transitoire, la cavitation (y compris la séparation de la colonne et les poches d'air), l'interaction entre le fluide et la structure (FSI), le comportement viscoélastique du matériel de la conduite, les fuites et les blocages. La première partie de cet article présente les modèles mathématiques de calcul des effets de ces phénomènes. La deuxième partie présente une étude de cas qui illustre l'effet de ces phénomènes sur la variation de pression dans un système simple, composé d'un réservoir, d'une conduite et d'une valve. Dans l'étude de cas, les résultats obtenus sont comparés avec ceux du modèle classique du coup de bélier. Les conclusions sur le comportement réel des systèmes de conduites pendant le régime transitoire du coup de bélier sont tirées à partir de ces résultats. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 2, Case studies = Paramètres affectant l'atténuation, la forme et le retard du coup de bélier. Partie 2, Cas d'étude [texte imprimé] / Bergant, Anton, Auteur ; Arris S. Tijsseling, Auteur ; Vitkovsky, John P., Auteur . - pp.382-391. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp.382-391 Mots-clés : Air  pocket  Blockage  Cavitation  Column  separation  Fluid-structure  interaction  Leakage  Unsteady  friction  Viscoelastic  behaviour  of  the  pipe-wall  Water  hammer Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : This two-part paper investigates parameters that may significantly affect water-hammer wave attenuation, shape and timing. Possible sources that may affect the waveform predicted by classical water-hammer theory include unsteady friction, cavitation (including column separation and trapped air pockets), a number of fluid–structure interaction effects, viscoelastic behaviour of the pipe-wall material, leakages and blockages. Part 1 of this two-part paper presents the mathematical tools needed to model these sources. Part 2 of the paper presents a number of case studies showing how these modelled sources affect pressure traces in a simple reservoir-pipeline-valve system. Each case study compares the obtained results with the standard (classical) water-hammer model, from which conclusions are drawn concerning the transient behaviour of real systems. Cet article, publié en deux parties, étudie les paramètres qui peuvent avoir un effet significatif sur l'atténuation, la forme et le retard de la variation de pression pendant un coup de bélier. Les phénomènes non considérés par la théorie classique du coup de bélier qui peuvent modifier la forme d'onde sont notamment la friction transitoire, la cavitation (y compris la séparation de la colonne et les poches d'air), l'interaction entre le fluide et la structure (FSI), le comportement viscoélastique du matériel de la conduite, les fuites et les blocages. La première partie de cet article présente les modèles mathématiques de calcul des effets de ces phénomènes. La deuxième partie présente une étude de cas qui illustre l'effet de ces phénomènes sur la variation de pression dans un système simple, composé d'un réservoir, d'une conduite et d'une valve. Dans l'étude de cas, les résultats obtenus sont comparés avec ceux du modèle classique du coup de bélier. Les conclusions sur le comportement réel des systèmes de conduites pendant le régime transitoire du coup de bélier sont tirées à partir de ces résultats. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com