萬家寨引黃工程北干線水力過渡過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、一個(gè)點(diǎn)上的水流狀態(tài)，如壓力、流速和流量不隨時(shí)間變化而變化，稱為恒定流。如果水流狀態(tài)隨時(shí)間變化而變化，則稱非恒定流。在實(shí)際工程中，由于流量調(diào)節(jié)或事故等原因?qū)е麻L距離輸水系統(tǒng)的恒定流條件被破壞，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生非恒定流的現(xiàn)象稱為輸水系統(tǒng)的水力過渡過程。過渡過程發(fā)生時(shí)，輸水系統(tǒng)沿線的水力參數(shù)隨時(shí)間變化發(fā)生急劇變化，往往超出恒定流的設(shè)計(jì)范圍，從而對輸水系統(tǒng)造成不利影響，尤其是在有壓輸水管路中，由于流速的急劇變化會導(dǎo)致液體內(nèi)部壓強(qiáng)產(chǎn)生迅速地交替升降而產(chǎn)

2、生水錘。如果處理不當(dāng)，將導(dǎo)致輸水管道系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈的振動，管道嚴(yán)重變形甚至爆裂。因此對輸水系統(tǒng)過渡過程進(jìn)行研究，同時(shí)進(jìn)行必要的系統(tǒng)安全計(jì)算，對于輸水工程的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行都是十分必要的。
　　 本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡述了非恒定流的基本理論及其計(jì)算方法，應(yīng)用特征線法建立了明渠非恒定流計(jì)算模型以及不同水錘防護(hù)措施下的重力流關(guān)閥水錘計(jì)算模型，并選取了合理的數(shù)值計(jì)算方法，開發(fā)了水力過渡過程計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)。本文結(jié)合萬家寨引黃工

3、程北干線輸水工程,對水力過渡過程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和理論分析，在尋求過渡過程的通用解法的同時(shí)，也為工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了科學(xué)的依據(jù)和建議。本文的研究主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)總結(jié)了前人研究的成果，系統(tǒng)闡述了非恒定流的基本理論及其特征線法，介紹了明渠非恒定流及水錘計(jì)算的初始條件及邊界條件，分析了各種水錘防護(hù)措施(套筒閥、活塞式減壓閥、進(jìn)排氣閥等)的工作機(jī)理及適用條件。
　　 (2)以山西省萬家寨引黃工程北干線輸水工程

4、1[＃]隧洞為例，在建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)模擬對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀況分析，分析不同流量變化下的各種情況(最終流量、設(shè)計(jì)流量)，為輸水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和安全高效運(yùn)行提供技術(shù)依據(jù)。
　　 (3)以山西省萬家寨引黃工程北干線輸水工程2[＃]倒虹為例，進(jìn)行重力流關(guān)閥水錘分析計(jì)算，采用特征線法結(jié)合閥門對應(yīng)的邊界條件方程，建立了水力計(jì)算模型，對套筒調(diào)節(jié)閥、活塞減壓閥、空氣閥等水錘防護(hù)措施下的重力流倒虹輸水系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，提出了重力流