有壓管道輸水系統(tǒng)的瞬變特性及安全防護研究.pdf

1、迄今為止，大流量、遠距離輸水大多采用兩種方式一渠道輸水和管道輸水。渠道輸水相對古老，且有較大的水流滲漏與蒸發(fā)，對水資源的可持續(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)勢明顯，但在有壓管道輸水過程中，由于閥門的急劇關(guān)閉、開啟及水泵機組的突然停機等常常造成管中瞬時高壓或低壓，嚴重破壞管道輸水的安全性，造成重大經(jīng)濟損失和安全事故。因此，研究輸水管路的水力瞬變理論，尋

2、找控制及防護水力瞬變的方法措施，對確保工程的安全運行具有重要意義。隨著現(xiàn)代大型遠距離調(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研究更越來越受到重視。
　　本文以有壓輸水管道系統(tǒng)為背景，重點研究了模擬水力瞬變特性的IAB摩阻模型，提出了模型摩阻項的Simpson積分處理方法，并利用模型試驗對提出的非恒定摩阻模型進行驗證;研究了多種常用防護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)并解決了在模擬實際輸水工程中應(yīng)用瞬變模型

3、存在的問題。本文主要研究工作及成果包括:
　　(1)詳細闡述目前國內(nèi)外關(guān)于瞬變摩阻模型及安全防護的研究現(xiàn)狀，找出其中存在的問題及不足。
　　(2)基于對研究管道水力瞬變需要更準確的模型的認識，定性分析了幾類瞬變摩阻模型，并給出了IAB摩阻模型中摩阻項的Simpson處理方法及其離散網(wǎng)格;利用模型試驗，定量分析了準恒定摩阻模型及IAB非恒定摩阻模型的模擬結(jié)果與實測壓力值的吻合程度，對比分析模型的優(yōu)劣。
　　(3)通過對兩

4、個經(jīng)驗公式分別計算出的Brunone摩阻系數(shù)k值進行算例分析，驗證了系數(shù)k原經(jīng)驗公式的準確性，并研究了系數(shù)k對IAB模型的影響。
　　(4)在IAB模型的基礎(chǔ)上，通過對不同關(guān)閥時間進行模擬，研究了關(guān)閥時間與最大間接水錘及其出現(xiàn)時刻間的關(guān)系;通過算例研究了Simpson差值網(wǎng)格計算的時間步長△t對模擬精度的影響，提出了△t的合理取值范圍。
　　(5)詳細論述了多種瞬變流安全防護措施的防護機理及工作原理，并給出了相應(yīng)的邊界條件，