IJE TRANSACTIONS A: Basics Vol. 29, No. 4 (April 2016) 444-453   

downloaded Downloaded: 233   viewed Viewed: 2580

A. Parsasadr, A. Ahmadi and A. Keramat
( Received: November 11, 2015 – Accepted in Revised Form: April 14, 2016 )

Abstract    The use of pumps linked in parallel or series in large scale pipe systems is usually inevitable, to meet the required head and discharge. Transient flow occurs following a pump failure in a pump group as a result of variations in the flow rate. This research is an investigation about waterhammer caused by one or more pump-switch off in a pump group when they are connected in parallel. The operation of each pump in the group during steady and unsteady state is analyzed. For this purpose, the fluid flow equations as well as the pumps relations including rotational speed change and head loss are combined and simultaneously solved in the time domain by the method of characteristic. From the results one can quantitatively conceive that the intermittent shut-down compared to suddenly switching off the whole pump group produces much less waterhammer pressures. Furthermore in the intermittent shut-down with different pump characteristics, it is suggested to firstly switch off the most powerful pump, and then the rest which are weaker. Appropriate interpretation about the transition results have been included.


Keywords    Method of Characteristics, Steady and transient flow, parallel pumping system, Pump failure, Waterhammer


چکیده    در سیستم‌های بزرگ یک پمپ قادر به تامین هد و دبی مورد نیاز نمی‌باشد لذا پمپ‌ها را به صورت سری یا موازی به یکدیگر متصل می‌کنند تا هد و دبی مورد نیاز تأمین گردد. حال اگر پمپ‌های سیستم پمپاژ به صورت ناگهانی متوقف شوند، ضربه قوچ رخ می‌رهد که به صورت موج‌های فشاری مثبت و منفی ظاهر می‌شود. این موج‌ها باعث بوجود آمدن تنش‌های بسیار زیادی در اجزای سیستم می‌شود. در این تحقیق به بررسی ضربه‌ی قوچ ناشی از توقف ناگهانی و خاموشی همزمان و گام ‌به گام انواع سیستم پمپاژ موازی و همچنین عملکرد هر پمپ از سیستم پمپاژ در حالت ماندگار و غیرماندگار پرداخته شده است. برای این منظور معادلات حاصل از هیدرولیک جریان، روابط حاکم بر پمپ‌ها و نحوه‌ی اتصال پمپ‌ها با یکدیگر ترکیب، و به صورت همزمان با روش خطوط مشخصه صریح در حوزه زمان حل شده‌اند. با توجه به نتایج حاصل شده، خاموشی گام‌ به‌ گام پمپ‌ها باعث کاهش قابل توجه فشارهای ناشی از ضربه‌ی قوچ در سیستم می‌شود. در حالت خاموشی گام ‌به ‌گام، اگر پمپ‌های سیستم پمپاژ موازی، متفاوت باشند، ترتیب خاموشی هر یک از پمپ‌ها تاثیر متفاوتی به سیستم وارد می‌کند و پیشنهاد می‌شود پمپ‌ها به ترتیب قدرتشان خاموش شوند که این امر بر اساس نتایج حاصله بحث و بررسی شده است.


1.     Taebi, A. and Chamani, M., Urban water distribution networks. 2000, Isfahan University of Technology Press.

2.     Chaudhry, M.H., Applied hydraulic transients. 1979, Springer.

3.     Wylie, E.B., STEETER, V. and LISHENG, S., "Fluid transients in systems prentice-hall", Englewood Cliffs, New Jersey, (1993).

4.     AZHDARI, M.M., "Analysis and design of a simple surge tank",  (2004).

5.     Afshar, M. and Rohani, M., "Water hammer simulation by implicit method of characteristic", International Journal of Pressure vessels and piping,  Vol. 85, No. 12, (2008), 851-859.

6.     Thorley, A., "Fluid transients in pipeline systems–a guide to the control and suppression of fluids transients in liquids in closed conduits", Professional Engineering Publishing Limited, United Kingdom,  (2004).

7.     Afshar, M. and Mahjoobi, J., "Optimal design of pumped pipeline systems using genetic algorithm and mathematical optimization", Journal of water & wastewater,  (2008), 35-48.

8.     Bergant, A. and Simpson, A.R., "Pipeline column separation flow regimes", Journal of Hydraulic Engineering,  Vol. 125, No. 8, (1999), 835-848.

9.     Bergant, A., Simpson, A.R. and Tijsseling, A.S., "Water hammer with column separation: A historical review", Journal of fluids and structures,  Vol. 22, No. 2, (2006), 135-171.

10.   Keramat, A., Ahmadi, A. and Majd, A., "Transient cavitating pipe flow due to a pump failure", in International meeting of the workgroup on cavitation and dynamic problems in hydraulic machinery and systems. (2009).

11.   Vazifeshenas, Y., Farhadi, M., Sedighi, K. and Shafaghat, R., "Numerical simulation of cavitation in mixed flow pump", International Journal of Engineering-Transactions C: Aspects,  Vol. 28, No. 6, (2015), 956.

12.   Ahmadi, A. and Keramat, A., "Investigation of fluid–structure interaction with various types of junction coupling", Journal of fluids and structures,  Vol. 26, No. 7, (2010), 1123-1141.

13.   Shu, J.-J., "Modelling vaporous cavitation on fluid transients", International Journal of Pressure vessels and piping,  Vol. 80, No. 3, (2003), 187-195.

14.   Bergant, A. and Simpson, A.R., "Development of a generalised set of pipeline water hammer and column separation equations, University of Adelaide, Department of Civil and Environmental Engineering,  (1997).

15.   Bergant, A., Ross Simpson, A. and Vìtkovsk, J., "Developments in unsteady pipe flow friction modelling", Journal of Hydraulic Research,  Vol. 39, No. 3, (2001), 249-257.

16.   Stepanoff, A.J., "Centrifugal and axial flow pumps",  (1948).

International Journal of Engineering
E-mail: office@ije.ir
Web Site: http://www.ije.ir