液控止回蝶阀工况水锤计算

论文摘要

随着人类文明和经济的发展,管道流体输送系统越来越多,如何保证整个系统的运行安全则是人们所必须要面临的首要任务。因此水锤过程分析及安全设计越来越被人们所认识和重视。如何更加经济合理、科学有效地防止水锤事故,根据实际情况寻找最优的防护对策,长期以来一直是人们所必须认真对待的一个研究课题。在水泵输水系统中,泵站水锤现象经常发生,产生泵站水锤的原因很多,如阀门开启和关闭设计和操作不当、工作人员操作失误、事故停机以及自然灾害等。在工业管道中,如：核电厂的热力交换和循环系统,火箭推进剂输送系统等等,由于阀门的开启和关闭经常会产生水锤现象。水锤的危害是巨大的,水锤事故能造成管道破裂,设备损坏,大量漏水乃至断水,严重时造成泵站淹毁,人身伤亡等。本文主要介绍水锤分析的基本原理及方法,建立了各种不同工况条件下的水锤计算数学模型,用VB语言编写了可视化程序进行模拟计算,最后考虑了简单管道中流固耦合作用,采用有限元软件ANSYS对管道和流体进行了研究。主要内容有：1.详细介绍了水锤,阀调节和流固耦合的基本概念。2.在总结前人研究成果的基础上,系统的阐述了水锤的基本理论及其特征线法。3.结合泵站工程的实际情况,建立了各种不同工况条件下的水锤计算数学模型,进行了不同最优阀调节策略及水锤控制方法的研究,包括泵出口阀、管路末端阀和中间阀调节。用VB语言编写了可视化程序,开发界面友善、交互性强、性能可靠、操作简便的液控止回蝶阀工况水锤计算的计算机数值模拟系统。4.考虑了简单管道中水锤与管道的相互作用,即流固耦合,采用有限元软件ANSYS进行定量计算,分析管道内流体的水锤压力和流速。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 水锤现象、概念及产生原因
• 1.2 水锤研究的意义和目的
• 1.3 水锤研究的历史及现状
• 1.4 水锤的防护
• 1.5 流固耦合
• 1.6 本文主要研究的内容
• 第二章 水锤分析的基本理论和方法
• 2.1 水锤基本方程
• 2.2 水锤波速的计算公式
• 2.3 水锤特征线方程及其解法
• 2.4 基本边界条件
• 2.5 本章小结
• 第三章 水锤波动以及泵阀特性
• 3.1 简单管道系统中的水锤波动
• 3.2 管道系统中泵的运行特性
• 3.2.1 泵的全特性曲线
• 3.2.2 单泵边界条件及其求解
• 3.2.3 串联泵系统
• 3.2.4 并联泵系统
• 3.3 管道系统中的最优阀调节
• 3.3.1 最优化阀调节策略
• 3.3.2 阀门的水力特性
• 3.3.3 两阶段关阀
• 3.4 本章小结
• 第四章 工况水锤的数值模拟计算
• 4.1 模拟计算软件需要实现的主要功能
• 4.2 不同工况水锤计算
• 4.2.1 简单管道水锤计算
• 4.2.2 无阀管路停泵水锤计算
• 4.2.3 有阀管路停泵水锤计算
• 4.2.4 不同的阀位置水锤计算
• 4.2.5 有防负压自动进气装置管路停泵水锤计算
• 4.2.6 断流弥合水锤计算
• 4.2.7 不同型号泵并联水锤计算
• 4.3 本章小结
• 第五章 管道水锤流固耦合特性研究
• 5.1 采用ANSYS/FLOTRAN的模拟计算
• 5.2 问题描述
• 5.3 计算结果及结论分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢