基于瞬變反問題分析的閥門工作狀態(tài)模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、閥門作為給水管網(wǎng)中的水力調(diào)節(jié)元件，閥門保持設(shè)定的工作狀態(tài)是管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的保證。對于城市復(fù)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(shí)間的運(yùn)行，會造成實(shí)際工作狀態(tài)偏離正常設(shè)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(shí)際工作狀態(tài)的方法十分重要。
　　本文依據(jù)實(shí)際輸水管路建立模擬分析模型和實(shí)驗(yàn)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(jìn)行計(jì)算。在模擬分析與實(shí)驗(yàn)研究中，分別對管路中單個(gè)閥門在全開狀態(tài)下，單個(gè)閥門處在不同開度狀態(tài)下和管路中存在多個(gè)閥門等工況研究分析。通過模擬分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)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(chǔ)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(lì)，以壓力檢測點(diǎn)得到的壓力值作為系統(tǒng)的響應(yīng)，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(jì)算值的最小值，建立分析管路中閥門工作狀態(tài)的數(shù)學(xué)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(jìn)行分析。將建立的求解方法應(yīng)用到分析實(shí)驗(yàn)