有壓管道輸水系統(tǒng)的瞬變特性及安全防護(hù)研究.pdf

1、迄今為止，大流量、遠(yuǎn)距離輸水大多采用兩種方式一渠道輸水和管道輸水。渠道輸水相對(duì)古老，且有較大的水流滲漏與蒸發(fā)，對(duì)水資源的可持續(xù)發(fā)展不利，而管道輸水作為一種新型輸水方式，優(yōu)勢(shì)明顯，在世界范圍內(nèi)的工業(yè)用水和城市生活用水中已被廣泛采用。盡管管道輸水優(yōu)勢(shì)明顯，但在有壓管道輸水過(guò)程中，由于閥門的急劇關(guān)閉、開(kāi)啟及水泵機(jī)組的突然停機(jī)等常常造成管中瞬時(shí)高壓或低壓，嚴(yán)重破壞管道輸水的安全性，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。因此，研究輸水管路的水力瞬變理論，尋

2、找控制及防護(hù)水力瞬變的方法措施，對(duì)確保工程的安全運(yùn)行具有重要意義。隨著現(xiàn)代大型遠(yuǎn)距離調(diào)水工程的持續(xù)發(fā)展，輸水系統(tǒng)的瞬變特性及安全防護(hù)研究更越來(lái)越受到重視。
　　本文以有壓輸水管道系統(tǒng)為背景，重點(diǎn)研究了模擬水力瞬變特性的IAB摩阻模型，提出了模型摩阻項(xiàng)的Simpson積分處理方法，并利用模型試驗(yàn)對(duì)提出的非恒定摩阻模型進(jìn)行驗(yàn)證;研究了多種常用防護(hù)措施的適用條件及工作原理，并給出了其邊界條件;發(fā)現(xiàn)并解決了在模擬實(shí)際輸水工程中應(yīng)用瞬變模型

3、存在的問(wèn)題。本文主要研究工作及成果包括:
　　(1)詳細(xì)闡述目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于瞬變摩阻模型及安全防護(hù)的研究現(xiàn)狀，找出其中存在的問(wèn)題及不足。
　　(2)基于對(duì)研究管道水力瞬變需要更準(zhǔn)確的模型的認(rèn)識(shí)，定性分析了幾類瞬變摩阻模型，并給出了IAB摩阻模型中摩阻項(xiàng)的Simpson處理方法及其離散網(wǎng)格;利用模型試驗(yàn)，定量分析了準(zhǔn)恒定摩阻模型及IAB非恒定摩阻模型的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)壓力值的吻合程度，對(duì)比分析模型的優(yōu)劣。
　　(3)通過(guò)對(duì)兩

4、個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式分別計(jì)算出的Brunone摩阻系數(shù)k值進(jìn)行算例分析，驗(yàn)證了系數(shù)k原經(jīng)驗(yàn)公式的準(zhǔn)確性，并研究了系數(shù)k對(duì)IAB模型的影響。
　　(4)在IAB模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)不同關(guān)閥時(shí)間進(jìn)行模擬，研究了關(guān)閥時(shí)間與最大間接水錘及其出現(xiàn)時(shí)刻間的關(guān)系;通過(guò)算例研究了Simpson差值網(wǎng)格計(jì)算的時(shí)間步長(zhǎng)△t對(duì)模擬精度的影響，提出了△t的合理取值范圍。
　　(5)詳細(xì)論述了多種瞬變流安全防護(hù)措施的防護(hù)機(jī)理及工作原理，并給出了相應(yīng)的邊界條件，