Ứng dụng phần mềm Pipe Flow Expert trong thiết kế mạng lưới cấp nước

Bài viết trình bày mô hình hóa và ứng dụng tiên tiến thuận lợi trong thiết kế mạng lưới cấp nước, đó là phần mềm Pipe Flow Expert, phần mềm này giúp thực hiện các dự án thiết kế mạng lưới cấp nước với hiệu suất cao và chi phí thấp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng phần mềm Pipe Flow Expert trong thiết kế mạng lưới cấp nướcNguyễn Minh Ngọc 117 Ứng dụng phần mềm Pipe Flow Expert trong thiết kế mạng lưới cấp nước Nguyễn Minh Ngọc Bộ môn Cấp nước – Khoa Kỹ thuật hạ tầng và Môi trường Đô thị Trường đại học Kiến Trúc Hà Nội minhngoc3279@gmail.com Tóm tắt: Bài báo trình bày mô hình hóa và ứng dụng tiên tiến thuận lợi trong thiết kế mạng lưới cấp nước, đó là phần mềm Pipe Flow Expert, phần mềm này giúp thực hiện các dự án thiết kế mạng lưới cấp nước với hiệu suất cao và chi phí thấp. Trong thiết kế mạng lưới cấp nước, tính toán lựa chọn đường ống đóng vai trò quan trọng, chi phí cho đường ống có thể chiếm tới 80% giá thành của hệ thống. Do vậy, tính toán thủy lực để xác định kích thước đường ống theo yêu cầu áp lực là một bài toán quan trọng cần được giải quyết trước khi thể hiện bản vẽ thiết kế của một mạng lưới cấp nước. Phần mềm Pipe Flow Expert cho phép phân tích tất cả yếu tố tác động tới dòng chảy trong mạng lưới cấp nước, gồm có nhiệt độ, loại chất lỏng, kích thước thực của đường ống .... từ đó cho phép tính toán thủy lực được chính xác hơn, đồng thời hỗ trợ các báo cáo về bố cục, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang của mạng lưới. Đặc biệt phần mềm này nổi bật hơn các phần mềm khác là có thể mô phỏng được mạng lưới cấp nước dưới dạng 3D, mô phỏng thiết kế mạng lưới cấp nước trong nhà và hệ thống cứu hỏa của các tòa nhà. Từ khóa: Mạng lưới đường ống, Pipe Flow Expert, mạng cấp nước trong nhà, mạng cứu hỏa.1 Mở đầu Chức năng chính của mạng lưới cấp nước là cung cấp đủ nước và áp lực cho người tiêudùng, ngày nay các công ty cung cấp nước sạch cố gắng tìm kiếm phương pháp để đạt đượcmục tiêu đó theo cách có hiệu quả nhất. Để đảm bảo hoạt động tối ưu của một mạng lưới cấpnước đòi hỏi phải có thiết kế hợp lý và phương án tính toán chính xác, nhanh chóng, tiện lợi. Những năm trước đây, việc tính toán mạng lưới cấp nước thường áp dụng phương pháp thủcông của Lobachep, Hardy Cross, Anđriasép (1930), N.N Abramop (1965). Nhưng từ năm 1985trở lại đây, nhờ sự tiến bộ của công nghệ thông tin nên các phương pháp truyền thống được pháttriển thành các chương trình phần mềm tính toán, kiểm tra và mô phỏng chế độ thuỷ lực trongmạng lưới cấp nước, đồng thời các thuật toán phân tích cũng ngày càng trở nên phức tạp hơn,phương pháp mô phỏng tiến gần hơn tới trạng thái chảy trong thực tế. Hiện nay, có rất nhiều mô hình tính toán thủy lực mạng lưới cấp, như phần mềm tính toánthủy lực độc lập (Loop; Epanet của EPA – Mỹ; Pipe flow Expert của DaxeSoft – Anh;WaterCad của Bently – Mỹ; Mike Net của DHI – Đan Mạch…) và phần mềm tính toán trên nềncơ sở dữ liệu của phần mềm khác (WaterCad sử dụng trên nền autocad; WaterGem của Bently,Mike Urban của DHI… đều sử dụng số liệu nền hệ thống GIS)[1]. Mỗi mô hình đều có ưuđiểm, nhược điểm riêng, nên khi áp dụng vào nghiên cứu, tính toán thiết kế công trình mạnglưới cấp nước, đòi hỏi người kỹ sư phải lựa chọn phương án tính toán và phương pháp môphỏng phù hợp.118 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA 2018 “CNTT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC LĨNH VỰC Phần mềm Pipe Flow Expert được lựa chọn nghiên cứu, cũng nằm trong mục tiêu nghiêncứu và giảng dạy cho sinh viên ngành Cấp thoát nước – Trường ĐH Kiến Trúc Hà Nội, vì nó cómột số ưu điểm mà các phần mềm khác không có hoặc không thể hiện được, như mô phỏngmạng lưới kiểu 3D, mô phỏng hệ thống mạng lưới cấp nước trong nhà… Đến nay, Bộ môn Cấpnước đã áp dụng phần mềm này vào nghiên cứu, giảng dạy cho sinh viên trong học tập và ứngdụng thực hiện đồ án tốt nghiệp chuyên ngành [1].2 Giới thiệu về phần mềm2.1 Đặc điểm của phần mềm Pipe flow Expert Trong nghiên cứu này, phần mềm tính toán thủy lực Pipe Flow Expert được lựa chọn đểnghiên cứu có những ưu điểm sau: - Giao diện trực quan, các đơn vị, thành phần hệ thống mạng lưới cấp nước, dữ liệu nhậptrực tiếp theo đối tượng. - Phương pháp tính toán, điều chỉnh mạng lưới vòng phù hợp thực tế. - Phần mềm có thể mô phỏng mạng lưới cấp nước theo dạng 3D, dễ nhìn nhận và phân tíchcác quá trình bố trí hệ thống đường ống cấp nước tại các vị trí giao nhau hoặc các điểm trên cao. - Có thể áp dụng phần mềm này cho tính toán thuỷ lực với nhiều bài toán chuyên ngành cấpnước khác nhau mà các phần mềm khác không thực hiện được. - Trong tính toán tổn thất dọc đường, phần mềm này áp dụng công thức tính của Darcy vớihệ số tổn thất tính theo các trường hợp trạng thái chảy khác nhau và với mọi điều kiện về vậntốc dòng chảy, điều này phù hợp với thực tế khí hậu Việt Nam (nhiệt độ trung bình của ViệtNam từ 22oC đến 27oC)[1]. Trong khi đó, các phần mềm khác thường sử dụng công thức tínhtổn thất của Hazen-William, theo đánh giá công thức này chỉ thích hợp với điều kiện nhiệt độnhỏ hơn 60oF (tương đương 15oC) và vận tốc nhỏ hơn 3m/s [4, 5, 6].2.2 Giao diện mô phỏng của phần mềm Pipe flow ExpertGiao diện phần mềm được thể hiện với các vùng chức năng như sau: Hình 1. Giao diện tính toán phần mềm Pipe Flow Expert [4]Nguyễn Minh Ngọc 119 1: Thao thác tập tin (mở file, lưu…) 6: Vùng bản vẽ mô phỏng mạng lưới 2: Đơn vị thông số phần mềm 7: Trạng thái chất lỏng tính toán 3: Chạy phần mềm tính toán thủy lực 8: Thông số bể chứa 4: Các thiết bị trên mạng lưới cấp nước 9: Thông số đường ống 5: Thao tác cắt, xóa…2.3 Phạm vi ứng dụng của mô hình pipe flow expert Mô hình pipe flow expert có khả năng tính t ...