長(zhǎng)距離輸水工程重力流水錘閥防護(hù)的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著城市建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，長(zhǎng)距離輸水工程越來(lái)越多。長(zhǎng)距離輸水有重力輸水和水泵加壓兩種方式，重力輸水系統(tǒng)不需要水泵加壓，正常運(yùn)行時(shí)測(cè)壓管水頭小于靜水頭，但是，當(dāng)管路上的閘、閥關(guān)閉后，管中最大靜水頭即為地形最大落差，落差越大，管道承受的壓力越高，當(dāng)閘、閥發(fā)生非正常關(guān)閉時(shí)，若關(guān)閉程序不當(dāng)，可能因關(guān)閥水錘造成管道破裂，對(duì)于特殊的多起伏重力流管路，常常在管路高點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生斷流空腔，容易造成斷流彌合水錘。巨大的水錘壓力常常影響著管路

2、的正常運(yùn)行甚至是帶來(lái)毀滅性的危害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此伴之而來(lái)的輸水系統(tǒng)的安全問(wèn)題已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外眾多科研人員的關(guān)注，所以本研究對(duì)于水資源的安全調(diào)度意義重大。
　　 對(duì)長(zhǎng)距離重力流輸水管路系統(tǒng)的水錘防護(hù)研究，國(guó)內(nèi)外已有多種的解決方法和防護(hù)措施，其中閥門作為最常見(jiàn)的管道附件，其具有安裝方便，受地形限制小等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用。本文主要通過(guò)對(duì)長(zhǎng)距離重力流輸水管路系統(tǒng)的水錘防護(hù)模擬計(jì)算，提出這類輸水系統(tǒng)的有效水錘防護(hù)措施，主要內(nèi)容如下

3、：
　　 (1)在前人研究的基礎(chǔ)上總結(jié)了氣液兩相流在輸水管道中的各種流態(tài)，以及流態(tài)間的轉(zhuǎn)化，并對(duì)管道中氣囊運(yùn)動(dòng)的升壓?jiǎn)栴}、危害以及管道排氣的問(wèn)題進(jìn)行了探討。(2)闡述了重力流的概念、引起水錘的原因、水錘的特點(diǎn)和分類以及管路的壓力特點(diǎn)?？偨Y(jié)了長(zhǎng)距離重力流輸水管路的水錘防護(hù)技術(shù)，并對(duì)活塞式減壓閥、兩階段緩閉蝶閥這兩類常用的水錘防護(hù)措施進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。(3)結(jié)合前人的研究，闡述了長(zhǎng)距離重力流水錘計(jì)算的基本理論—水錘基本方程式和特征線

4、法，以及有壓管路中閥防護(hù)與閥調(diào)節(jié)的基本原理，并給出活塞式減壓閥、兩階段緩閉蝶閥以及簡(jiǎn)單管路、復(fù)雜管路的邊界條件條件。(4)探討了進(jìn)排氣閥在長(zhǎng)距離輸水重力流水錘防護(hù)中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了進(jìn)排氣閥的防護(hù)原理、分類、技術(shù)性能以及設(shè)備選型、設(shè)置的技術(shù)要點(diǎn)，建立了進(jìn)排氣閥水錘計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，給出了計(jì)算的邊界條件。(5)采用Visual Basic6.0作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)距離重力流水錘防護(hù)計(jì)算程序。結(jié)合工程實(shí)例，在設(shè)計(jì)單位提出的技術(shù)方案基礎(chǔ)上，對(duì)

5、活塞式減壓閥和兩階段緩閉蝶閥關(guān)閥水錘進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析比較，提出了活塞式減壓閥最優(yōu)的關(guān)閥時(shí)間和相應(yīng)的關(guān)閥指數(shù)。(6)對(duì)重力流輸水管路中安設(shè)進(jìn)排氣閥的選型和安裝位置進(jìn)行了初步計(jì)算。應(yīng)用水錘計(jì)算程序，對(duì)管路采用減壓閥加進(jìn)排氣閥、蝶閥加進(jìn)排氣閥兩種聯(lián)合防護(hù)措施進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，對(duì)管路的閥門防護(hù)關(guān)閉程序進(jìn)行了優(yōu)化，提出了重力流輸水管路中較合理的防護(hù)措施，為工程安全運(yùn)行提供了必要的技術(shù)支持。
　　 當(dāng)然，水錘波速的合理確定、重力流輸水