基于瞬變反問題分析的閥門工作狀態(tài)模擬及實驗研究.pdf

1、閥門作為給水管網(wǎng)中的水力調節(jié)元件，閥門保持設定的工作狀態(tài)是管網(wǎng)穩(wěn)定運行的保證。對于城市復雜的管網(wǎng)系統(tǒng)，閥門較多，又由于其深埋在地下，檢修不便。經(jīng)過長時間的運行，會造成實際工作狀態(tài)偏離正常設定工作狀態(tài)的情況，影響閥門的局部流阻系數(shù)發(fā)生改變，造成管網(wǎng)水力工況的不平衡，影響輸水管網(wǎng)的功能要求以及不必要的壓頭損失。因此尋求一種分析輸水管網(wǎng)中閥門實際工作狀態(tài)的方法十分重要。
　　本文依據(jù)實際輸水管路建立模擬分析模型和實驗研究模型。模擬分析主

2、要以瞬變流理論為依據(jù)，采用特征線法求解和MATLAB編程進行計算。在模擬分析與實驗研究中，分別對管路中單個閥門在全開狀態(tài)下，單個閥門處在不同開度狀態(tài)下和管路中存在多個閥門等工況研究分析。通過模擬分析結果與實驗研究結果得出閥門對瞬變流壓力波的影響規(guī)律，為反問題分析閥門的工作狀態(tài)提供依據(jù)。閥門的存在會造成瞬變流壓力波能量的損失，且隨著閥門開度的減小，這種波動能量損失的程度增加；此外，閥門也會對瞬變流壓力波產(chǎn)生波動干涉的現(xiàn)象，且隨著閥門開度的

3、減小，這種波動干涉現(xiàn)象越來越明顯。
　　在得到閥門對瞬變流壓力波影響規(guī)律的基礎上，基于反問題分析中的系統(tǒng)辨識理論，以主動產(chǎn)生的瞬變流作為系統(tǒng)的激勵，以壓力檢測點得到的壓力值作為系統(tǒng)的響應，以閥門的開度作為系統(tǒng)的待辨識參數(shù)。通過對所研究問題的分析，以最小二乘法為理論依據(jù)，通過求解壓力測量值與計算值的最小值，建立分析管路中閥門工作狀態(tài)的數(shù)學模型，對建立的求解模型分別采用牛頓-拉夫森算法和遺傳算法進行分析。將建立的求解方法應用到分析實驗