一、停泵水锤的简易算法及算例(论文文献综述)
张紫依[1](2020)在《复杂长距离泵站输水系统水力过渡过程仿真与控制研究》文中研究说明通过跨流域调水工程将水资源从丰富地区输送至短缺地区,是有效地解决区域水资源短缺、实现水资源重新分配的重要手段。当输水工况发生变化时,如输水流量调整、闸阀启闭、泵站启停、泵站事故等,输水工程的恒定流状态会遭到破坏,水流会进入水力过渡过程,输水系统中的水力参数会发生周期性波动,如控制不当,很容易发生压力、水位等水力参数超出设计值的情况,甚至引发输水工程结构破坏、淹没、弃水等一系列灾害或事故。尤其是有压输水系统,因其水击波速高,所以水力过渡过程中的水力波动更为剧烈,而泵站有压管道系统在水力过渡过程发生时,水、机、电系统间的相互作用更为复杂,水力控制难度更大,复杂长距离泵站输水系统的水力过渡过程防护问题也一直是输水工程水力控制的研究热点。因此,针对长距离、高扬程泵站输水工程的水力过渡过程开展研究,分析其水力瞬变特性,研究水力优化控制和防护方法,对于工程的设计和运行管理都是十分必要和重要的。本文基于水击和数值仿真理论,以某“上游水库-泵站-阀门-保水堰连接井-下游水库”这一复杂串并联有压输水系统为例,开展水力过渡过程研究,首先构建了含环形保水堰的连接井这一新型水力衔接结构的边界条件,能够对水力过渡过程时堰流、井流等不同流态之间的转换进行连续模拟,并利用特征线法建立了该复杂输水系统的一维瞬变流模型;然后CFD方法,对环形保水堰井连接井在不同流态下的水力特性进行了分析,定量研究了环形保水堰流量系数、局部水头损失系数的变化规律,为一维瞬变流模型的保水堰连接井边界条件提供了水力参数;在以上成果基础上针对长距离输水系统事故停泵、正常启停机、开关阀门等水力瞬变过程进行数值仿真,对系统中可能出现的水击问题进行研究,提出了复杂长距离泵站输水系统水力过渡过程的水力控制原则,可为泵站及输水系统的设计及安全运行提供借鉴和参考。
王鹏立[2](2020)在《环状输水管网停泵及支管末端关阀水锤研究》文中研究指明根据2020年中央一号文件中关于推进城乡一体化供水的意见,城镇输水管网将会加大投资建设力度,为保障输水管网的安全稳定运行应对其进行多工况的水锤计算分析。本文以江苏某县城乡一体化供水项目的环状输水管网为例,采用基于断流弥合水锤模型和MIAB动态摩阻模型的水锤计算模型对其进行计算分析。1.本文依据水锤基本理论,结合输水管网各边界条件,给出基于断流弥合水锤模型和MIAB动态摩阻模型的水锤计算模型程序流程,为环状输水管网水锤计算提供理论依据及技术指导。通过搭建实验管路进行断流弥合水锤实验,分析研究其压力波动规律,同时将实验数据与模拟数据进行对比验证了水锤计算模型的可靠性。2.以工程实际环状输水管网为例搭建水锤计算模型,对输水管网水厂水泵站突然停泵造成的停泵水锤进行计算,结果表明突然停泵会造成整个输水管网压力波动剧烈,最高升压超过稳态311.89m,多处产生断流弥合水锤,严重危害管网安全。针对输水管网停泵产生的压力波动从泵站处由管网内部向管网外围传递的特点,提出水锤防护重点应放在管网内部(尤其是内部主管),同时考虑管网其他易发生断流弥合水锤的位置,计算表明设置一定数量的箱式双向调压塔可有效降低停泵造成的压力波动。3.对环状输水管网支管末端突然关阀造成的关阀水锤进行计算,结果表明末端突然关阀会造成阀门处及对应支管产生较大的水锤升压,同时关闭的阀门越多造成的管网压力波动越明显,其最不利工况为所有阀门同时快速关闭,造成整个输水管网升压严重,最高升压超过稳态168.73m,严重危害管网安全。针对输水管网支管末端关阀产生的压力波动从阀门处由管网外围向管网内部传递的特点,提出水锤防护重点应放在支管末端阀门处,计算表明采用喷孔控流阀延长末端关阀时间可有效降低关阀所产生的水锤升压。4.通过环状输水管网支管末端关阀水锤数据分析,发现支管或次支管越长,对应阀门关闭产生的水锤升压值越大;支管的流量越大,对应阀门关闭产生的水锤升压造成的管网压力波动范围越大;各阀门产生的水锤升压在传至管径较大的管段其压力波动会明显衰弱。
李颖超[3](2019)在《快速闸门上加开拍门对贯流泵站起动过程水力特性影响研究》文中研究指明贯流式泵站在防洪、排涝、水资源改善调度等水利重要领域应用甚广,诸如长江三角洲、珠江三角洲等两大经济地带已经有多座泵站采用灯泡贯流泵机组。虽然贯流泵在水力性能、装置效率、工程造价等方面具有其他低扬程泵站无法比拟的优势,但也存在一些与其他形式低扬程泵站相同的问题,即在泵站起动过程中,因贯流式泵站的出水流道的竖井内结构空间较小,竖井内水位上升速度很快,水泵扬程迅速增加,从而电动机负载力矩较大,容易导致电机超载而造成启动失败。因此研究如何改善贯流式泵站的起动过程水力特性,是设计和运行单位需要思考解决的问题之一。贯流泵站出水流道处通常设置快速闸门,在起动过程中,因贯流式泵站的出水流道内空间较小,如果闸门提升速度太慢,会使水泵泵扬程迅速增加,容易导致电机超载而造成启动失败;但若闸门提升速度较快,不仅对快速闸门启闭设备要求较高,还会引起水泵出流与出水池原有水流相碰,水泵扬程短时间内急剧上升,从而造成电机超载,启动失败。为此在先前研究的基础上提出了在快速闸门上添加拍门的想法,以减缓水泵扬程的增加速率,进一步改善贯流泵站起动过渡过程水力特性。本文着重对在快速闸门上添加拍门后的贯流式泵站起动过程水力特性进行分析,验证了在快速闸门上添加拍门可以更好的改善起动过程,并找到影响起动过程水力特性变化的因素。本文以贯流泵站为研究对象,根据水泵特性和电动机特性以及在泵站启动过程中电机和水泵的配合,建立了在快速闸门上加开拍门的起动过渡过程水力特性的动态力矩平衡方程;分别以预设提闸高度、出水池水位、胸墙顶高程为分界点,将泵站起动过程分为不同阶段,根据电机起动特性、水泵特性、快速闸门启闭特性以及拍门的过流特性,分别建立了各个阶段的快速闸门上加开拍门的贯流泵站起动过程动态数学模型,并给出了相应的初始条件和边界条件;以淮安三站位算例,分别取不含拍门时各影响起动过程水力特性因素的假定允许范围内的最佳值,对正常抽水情况下的起动过程进行计算,得到了添加拍门后起动过程中各物理量随时间的变化规律;在正常抽水情况,分别取不同的闸门提升速度和不同的延时开闸时间,对加开拍门的起动过程数学模型进行计算,分析二者对加开拍门起动过程水力特性的影响;在正常抽水情况下,取不同拍门面积的大小,对起动过程的数学模型进行求解计算,得到了不同拍门面积下起动过程中各物理量随时间的变化规律。计算结果表明,在快速闸门上添加拍门对改善起动过渡过程水力特性均效果明显:在快速闸门上加开拍门后,增加闸门提升速度可以改善起动过程水力特性,延长延时开闸时间对起动过程不利;在快速闸门上加开拍门后,增加拍门面积的增加,也可以改善泵站启动过程水力特性。
胡弈超[4](2019)在《高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究》文中认为随着我国城镇化建设不断推进,配套建设了大量的长距离输水系统,作为城市基础设施重要组成部分,广大设计研究人员对输水系统的安全可靠性尤为关注。我国西部地区存在大量高扬程、多起伏输水系统,由于复杂的管道结构,其更易发生危害巨大的水锤事故。停泵水锤现象因其难以预测及水力过渡过程复杂,故其对水泵及输水系统的破坏较大。因此,有必要对高扬程、多起伏输水系统停泵水锤现象进行数值模拟计算,准确评估水锤风险程度,对水锤防护设备进行适用性优化研究,并对其水锤防护效果进行评价。论文基于弹性水锤的基本理论及其计算方法,通过HAMMER水锤分析软件对高扬程、多起伏输水系统停泵水锤现象及其适用的水锤防护方案进行数值模拟研究。首先,总结了国内外研究成果,阐释了水锤计算的基本理论及其计算方法,阐述了HAMMER水锤分析软件建模计算流程;其次,利用可拓工程方法中的“距与位值”计算方法构建了管道节点水锤风险评估模型,并结合典型工程实例对不同工况或同一工况不同水锤防护方案下的管道各节点正、负压水锤风险程度进行量化评估;然后,基于管道节点水锤风险评估模型对常用的水锤防护设备位置及参数设置进行优化研究;最后,利用可靠度理论及管道节点水锤风险评估模型构建了水锤防护效果评估模型,并结合典型工程实例对同一工况不同水锤防护方案下的管道节点和系统整体的水锤防护效果进行量化评估。主要得到以下结论:(1)基于可拓工程方法,构建了适用于高扬程、多起伏输水系统的管道节点正、负压水锤风险评估模型,通过典型工程实例验证,该模型可准确地将不同工况或同一工况不同水锤防护方案下的管道各节点的水锤风险程度量化,并划分管道节点的水锤风险状态及等级,从而提出一种评估比较高扬程、多起伏输水系统水锤风险的方法;(2)基于管道节点水锤风险评估模型,对空气阀组、单向调压塔、双向调压塔位置设置进行优化,从而提出了一种指导水锤防护设备位置设置的思路;(3)基于管道节点水锤风险评估模型,对缓闭式止回阀、单向调压塔参数的设置进行效果评价,可从降低节点水锤风险的角度上,精确地指导水锤防护设备参数值的比选;(4)在高扬程、多起伏输水系统中:缓闭式止回阀关阀程序的设定应充分考虑水泵机组转动惯量大小,在转动惯量较小时,采用一阶段关阀操作对输水系统停泵水锤的防护效果更明显,在转动惯量较大时,宜采用两阶段关阀操作,在水泵飞轮反转速度满足规范前提下,延长慢关时间可更有效地防护水锤;单向调压塔初始水位及补水管径参数设置时,需考虑既有足够的补水量及补水速度,又不会因过快、过多地向管内补充水量而引发严重的直接水锤现象或补充水量沿陡坡迅速倒流而造成泵端过大的水锤升压现象;(5)基于可靠度理论及管道节点水锤风险评估模型构建了适用于高扬程、多起伏输水系统的水锤防护效果评估模型,可准确地将管道节点及系统整体的正、负压水锤防护效果量化,从而提出一种评估比较高扬程、多起伏输水系统水锤防护方案的方法。
张志胜,张奎,黄毅[5](2018)在《泵站管路系统水力过渡过程及二次防护措施研究》文中提出为选择合适的停泵水锤二次防护措施,针对泵站管路系统的特点,运用水锤特征方程组,确定了管道瞬变流的求解方法;同时,采用Bentley Haestad Hammer软件,对重庆市松既长江提水工程子项目——金子山高位水池至上游水库提水工程的水力暂态过程进行了模拟,并对停泵水锤、被动型后保护与主动型水击预防模式引起的管道内水压变化情况进行了计算。计算结果表明:(1)在3种工况条件下,水压的峰值分别为252.80,191.80 m及174.01 m,升压比分别为1.50,1.44及1.05;(2)水泵停机时间分别为3.74,3.77 s及4.60 s,水泵均未出现反转情况;(3)被动型后保护瞬态最高水头曲线呈弓形,而主动型水击预防瞬态的最高水头曲线接近正常水头线;(4)3种工况下的阀门出口处压力波动范围分别为71.4254.8,70.7181.0 m及46.0174.0 m,而且主动型的水击预防模式水泵出口的波动最为缓和。主动型水击预防可以最大幅度地降低水锤的升压峰值,是更完善的二次防护措施。
张茜[6](2018)在《弹性膜水锤防护措施研究》文中研究说明我国水资源匮乏且时空分布严重不均,为了优化水资源配置,修建了许多长距离泵输水工程。长距离泵输水工程管线长,起伏大,水力条件复杂,影响其安全远行的一个主要因素为停泵水锤,一旦长距离供水系统中发生停泵水锤,虽然持续时间短暂,但有可能造成重大安全事故,酿成非常恶劣的后果,轻则导致供水中断,重则威胁到人们的生命财产安全。为了确保泵输水系统的运行安全,采取安全可靠,靠经济合理的水锤防护措措施是泵站工程设计和研究的重要课题。本文提出了弹性膜水锤防护装置,建立了其防护水锤的数学模型,通过室内实验实测了综合影响系数,井编程对一工程实例的水锤防护进行了分析。主要取得的成果有;1)提出一种新的水锤防护措施——弹性膜水锤防护装置,该装置由罐体、弹性膜、螺旋弹簧和钢制圆盘等组成,其体积小,可沿管线多处安装。该装置己获国家实用新型专利授授。2)用特征线方程、连续方程、水头平衡方程和螺旋压缩弹簧的力平衡方程等,建立了弹性膜水锤防护装置的数学模型,并给出了求解方法。3)弹性膜水锤防护装置罐体直径D为410mm。钢制圆直径d为300mm,弹性膜材料为丁腈橡胶,取计算弹簧受力面积为0.0625m(D+d)3,室内实验测得弹性膜水锤防护装置数学模型中的综合影响系数φ为0.933。4)采用MATLAB编程,对陕西省榆林市某工业园区供水工程三级加压泵站的水锤防护进行了计算分析,结果表明:影响弹性膜水锤防护装置防护水锤效果的主要因素是罐体直径、弹簧系数和连接管直径等;沿管量多处安装弹性膜水锤防护装置,其水缍防护效果明显优于单个弹性膜水锤防护装置。
高洁[7](2018)在《山西大水网供水泵站系统水力调度及水锤特性研究》文中认为为缓解地区间水量供需矛盾,长距离输水工程,甚至跨地区、跨流域的输水工程解决城市和生态环境用水成为现阶段供水工程的一种必然发展趋势,其数量和规模逐渐增多、增大,是21世纪我国水利发展的一大特点。山西省的水资源供需矛盾较为突出,长距离供水工程是我省新水源工程的重要组成部分。为从根本上解决供水问题,山西省委及省政府依据中央水利改革发展的决策规划与国家发展改革委和水利部要求,于2011年全面部署了“两纵十横,六河连通,覆盖全省”的大水网工程。为保证工程在设计工况下稳定运行,需对工程稳态运行,梯级泵站水力调度,水力过渡过程,水锤的安全防护等运行过程中的关键技术问题进行深入计算与分析。本论文基于大水网山西省乡宁县谭坪沿黄供水工程,进行梯级泵站供水系统水力调度与泵站水锤特性,及重力流供水系统运行特性的计算与研究,进而提出合理恰当的运行建议及水锤防护措施,以保证供水工程系统安全性和经济性。研究内容如下:(1)梯级提水工程中各级泵站稳态运行参数计算。建立同型号水泵定速并联运行、同型号水泵变速并联运行工况下的水泵稳态数学模型,并对各级泵站的稳态工作点分别进行求解及分析。(2)分析计算大水网山西省乡宁县谭坪沿黄供水工程各级泵站在不同净扬程下的流量、扬程、功率等水力参数的变化范围。针对二级泵站不同流量需求,通过改变水泵运行台数及水泵变速调节的方式,进行泵站水力调度流量平衡分析。(3)分析液控蝶阀、空气阀等多种水锤防护措施的工作原理及边界条件,建立相应的数学模型,基于水锤的仿真模拟计算结果,为不同水锤防护措施的实现提供依据。(4)梯级提水工程中各级泵站水力过渡过程模拟计算。建立水力过渡过程数学计算模型,应用特征线法的基本原理,对水锤计算数学模型进行求解。基于泵站水锤的计算结果,提出管路安全防护的建议措施。(5)针对山西省乡宁县县城重力流供水工程,分析输水管路的稳态运行工况;模拟计算末端调流调压阀防护时,不同线性关闭规律下的水锤压力特征,确定阀门的最优关闭规律;进行优化计算得出输水管线安全运行的防护方案。(6)基于Visual Basic 6.0开发语言,开发重力流输水系统的水力特性数值模拟计算软件。建立重力流供水工程稳态分析模块和水锤分析模块,并实现各工况计算结果的数据导出、图形输出等功能。通过本论文的分析研究,为山西省大水网高扬程、小流量、长距离的提黄泵站的安全及经济运行提供技术支持,也为类似供水系统的优化设计提供技术依据;但鉴于水锤发生时的复杂水力瞬变条件,空气阀的设置理论及进排气流量系数的变化机理尚未完全揭示,有待进一步探讨。
孙强[8](2017)在《压力管道中瞬变流准二维模型数值计算及应用研究》文中认为在热电厂或核电厂循环冷却水系统、城市供热和供水系统以及建筑内空调水系统等有压管道系统中,因阀门突然启闭或是水泵突然启停而导致管道中流速剧烈变化,常会引发水锤事故。传统水锤分析主要采用一维模型计算方法,该方法利用拟稳态摩阻模型近似计算管道瞬变流的摩阻耗散,因而无法准确模拟瞬变流的压力波衰减过程。准二维模型计算管道瞬时的二维速度场和一维压力场,并结合代数湍流模型计算瞬变流摩阻耗散,可以真实地反映瞬变流的压力波动,但现有求解方法因计算过程复杂仍无法在工程中广泛应用。因此,本文提出一维与准二维联合求解方法,该方法简化现有准二维模型计算方法的求解过程,同时可直接利用一维模型的分析策略,并与一维模型进行耦合求解,扩展准二维模型的应用范围并提高其计算效率。首先,分别阐述了一维特征线法和有限体积法,提出了改进的有限体积法,该方法的计算节点可以与特征线法的计算节点一一对应,同时验证了其准确性。基于理论分析,提出一维和准二维联合求解方法,分别建立了一维特征线法和改进的有限体积法与准二维模型联合求解的方法,并研究了这两种方法的准确性和高效性。结果表明,特征线法与准二维模型联合求解方法与现有准二维模型求解方法的计算精度相同,有限体积法与准二维模型联合求解方法的计算精度受粘性项权重系数的取值影响较大。在计算效率方面,本文所提出的计算方法比现有的准二维模型求解方法的计算效率更高,并且该方法可应用于一维交错网格。同时,提出修正的拟稳态摩阻模型。以文献中的实验数据为依据,比较分析了拟稳态摩阻模型、修正的拟稳态摩阻模型、改进的Brunone摩阻模型、Vardy-Brown摩阻模型和准二维模型的模拟结果。以准二维模型的模拟结果为依据,对修正的拟稳态摩阻模型中修正系数的选取规律进行了研究。其次,建立了基于准二维模型的离散蒸汽空穴模型和离散气体空穴模型,并以文献中的实验数据为依据,对比分析了拟稳态摩阻模型、改进的Brunone摩阻模型和准二维模型的离散蒸汽空穴模型和离散气体空穴模型的计算结果。结果表明,基于准二维模型的液柱分离模型相比一维模型的液柱分离模型的计算结果更准确,与文献中的实验结果更接近,可以准确地模拟气液两相瞬变流的压力波动过程。然后,基于事故停泵模型和压力罐模型,提出水泵-阀门-压力罐模型,并基于准二维模型的模拟结果,对传统一维模型模拟有压力罐防护的停泵水锤的准确性进行了研究。结果表明:准二维模型的压力波动的波峰和波谷值均小于一维模型的结果,并且准二维模型模拟得到的压力波动衰减速度更快。最后,基于上述准二维模型的模拟结果,利用序列二次规划法分别对三种不同连接结构的压力罐尺寸和参数进行了优化。结果表明,应用本文所绘制的最优罐体体积随管道允许最大压力和罐体连接结构参数的变化图,可简便直观地确定最优罐体体积和连接结构参数,并且在优化过程中应基于准二维模型的结果对一维模型进行修正,从而提高压力罐参数优化的准确性和适用性。本文提出一种基于一维模型与准二维模型联合求解瞬变流问题的计算方法,将该方法应用于校核一维摩阻模型、分析气液两相瞬变流流动过程、模拟事故停泵水锤及优化选择压力罐尺寸等方面,验证了该方法的准确性、高效性和适用性。本文的研究成果扩展了准二维模型的应用范围,进一步完善了瞬变流准二维模型的基本理论,对有压管道瞬变流分析具有指导意义,并为其用于实际工程的可行性提供了参考依据。
郑承[9](2016)在《山地城市一体化供水分区优化研究 ——以湖北郧县老城区为例》文中指出2014年3月16日《国家新型城镇化规划(2014—2020)》出台,国家的城乡结构已经发生了历史性变化。郧县是历史悠久的文化古城,具有典型的山地小城镇的特点,在国家新型城镇化建设中具有代表性。在城镇化建设过程中,城镇一体化供水建设是关键一环。针对国家新型城镇化建设规划要求,以湖北郧县老城区为例,分析其供水现状,并结合该区域的地形地势特点及南水北调中线工程水源地的安全性要求,对郧县实施城镇一体化供水规划。随着国家城镇化建设的推进,郧县城镇一体化供水规划的实施具有重要示范意义。同时,实施郧县城镇一体化供水规划,加强郧县核心水源地保护,对保护丹江口水库水质及南水北调中线工程效益的长期发挥具有重要意义。本文对郧县城镇一体化供水规划研究,主要工作和结论如下:(1)针对郧县山地城市的特点,分别从水量、水压、供水安全性等方面对其供水现状进行了分析,并结合该区域的供水特征分析,提出了城镇一体化供水规划设计方案,并对其存在的问题进行了研究。(2)针对山地小城镇供水管网,从供水分区方式的选择、分区供水能量的分析以及分区供水管网优化方法三个方面进行理论研究,提出了山地城市能量分析模型以及山地城市的管网分区优化模型。并对山地城市管网水锤问题进行探讨,并提出相应的防治措施。最终,根据理论研究的成果,对郧县城镇一体化供水方案进行了优化,实现了以理论研究指导实际工程设计的目标。(3)结合郧县城关区实例,通过对优化前供水设计方案和分区优化后的供水设计方案进行对比,并以供水安全可靠性和管网建设经济性进行评价,最终得到,采用分区优化设计后,管网总投资费用节省134.797万元,节省8.33%;管网年费用折算值减少41.73万元,节省21.64%。
张雷[10](2015)在《停泵水锤及其防护措施》文中研究指明本文介绍了水锤现象中最为严重的停泵水锤的概念,造成突然停泵的原因及其停泵水锤的主要特点和危害。针对停泵水锤现象,还重点介绍了一些具体的防护措施以消除停泵水锤现象及应注意的事项。
二、停泵水锤的简易算法及算例(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、停泵水锤的简易算法及算例(论文提纲范文)
(1)复杂长距离泵站输水系统水力过渡过程仿真与控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 水力过渡过程理论研究历程 |
1.3 瞬变流数值模拟研究进展 |
1.3.1 瞬变流数值模拟理论研究历程 |
1.3.2 常用水力瞬变流计算方法 |
1.4 研究内容 |
第二章 水力过渡过程基本方程及数学模型 |
2.1 水力过渡过程数学模型研究背景 |
2.1.1 有压输水系统工程概况 |
2.1.2 泵站参数 |
2.1.3 连接井工程参数 |
2.1.4 输水工程的水力特点 |
2.2 有压管道非恒定流基本方程及特征线解法 |
2.3 水击波速 |
2.4 边界条件 |
2.4.1 水库边界 |
2.4.2 水泵边界 |
2.4.3 流量控制阀 |
2.4.4 空气阀 |
2.4.5 含有环形保水堰的连接井边界条件 |
2.5 模型验证 |
2.6 本章小结 |
第三章 含环形保水堰的连接井的水力特性研究 |
3.1 连接井内保水堰流态分析 |
3.2 保水堰过流数值模拟研究 |
3.2.1 自由表面追踪法 |
3.2.2 紊流模型 |
3.2.3 网格剖分 |
3.2.4 数据边界条件 |
3.3 数值模拟结果分析 |
3.3.1 自由堰流计算结果 |
3.3.2 淹没堰流计算结果 |
3.3.3 井流计算结果 |
3.4 本章小结 |
第四章 泵站管线水力过渡过程中瞬变流特性研究 |
4.1 研究工况的制定 |
4.2 事故停泵过渡过程研究 |
4.2.1 水泵出口阀的关闭特性 |
4.2.2 其他事故停泵工况的水力瞬变特性 |
4.2.3 讨论 |
4.3 水泵启动过渡过程研究 |
4.3.1 水泵启动过渡过程仿真分析 |
4.3.2 讨论 |
4.4 正常停泵过渡过程研究 |
4.4.1 正常停泵过渡过程仿真分析 |
4.4.2 讨论 |
4.5 水泵输水系统水力瞬变分析及防护的原则 |
第五章 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果 |
致谢 |
(2)环状输水管网停泵及支管末端关阀水锤研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 水锤现象及分类 |
1.3 国内外研究历程及现状 |
1.3.1 国外研究历程及现状 |
1.3.2 国内研究历程及现状 |
1.4 论文研究内容和技术路线 |
1.4.1 论文研究的内容 |
1.4.2 论文研究的技术路线 |
第二章 环状输水管网水锤计算的理论及方法 |
2.1 水锤基本理论及计算方法 |
2.1.1 弹性水锤理论 |
2.1.2 水锤波速 |
2.1.3 水锤基本微分方程 |
2.1.4 水锤数值解原理 |
2.2 环状输水管网各边界条件 |
2.2.1 管道分支处的边界条件 |
2.2.2 水泵处的边界条件 |
2.2.3 管道断流空腔再弥合边界条件 |
2.2.4 喷孔控流阀的边界条件 |
2.3 动态摩阻模型 |
2.4 环状输水管网断流弥合水锤模型的搭建 |
2.5 本章小结 |
第三章 断流弥合水锤实验及水锤计算模型验证 |
3.1 实验平台的介绍 |
3.2 实验系统试运行 |
3.3 实验数据记录分析 |
3.4 水锤模型的验证 |
3.4.1 模拟计算数据处理 |
3.4.2 实验管路稳态计算 |
3.4.3 实验管路瞬态计算 |
3.4.4 实验与模拟计算的对比 |
3.5 本章小结 |
第四章 环状输水管网的水锤计算 |
4.1 工程实例概述 |
4.1.1 主要技术资料 |
4.1.2 稳态计算 |
4.2 停泵水锤计算 |
4.3 支管末端关阀水锤计算 |
4.3.1 单一支管末端阀门关闭的水锤计算 |
4.3.2 局部支管末端阀门同时关闭的水锤计算 |
4.3.3 所有支管末端阀门同时关闭的水锤计算 |
4.4 本章小结 |
第五章 环状输水管网的水锤防护 |
5.1 安装箱式双向调压塔的停泵水锤计算 |
5.1.1 方案一水锤计算 |
5.1.2 方案二水锤计算 |
5.2 安装喷孔控流阀的支管末端关阀水锤计算 |
5.2.1 支管末端阀门同时100s匀速关阀的水锤计算 |
5.2.2 支管末端阀门同时300s匀速关阀的水锤计算 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)快速闸门上加开拍门对贯流泵站起动过程水力特性影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 大型低扬程泵站的发展现状 |
1.2 研究目的及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.4 研究内容及方法 |
第2章 起动过渡过程基本理论 |
2.1 水泵全特性 |
2.1.1 水泵四象限性能 |
2.1.2 水泵性能曲线的suter变换 |
2.2 对电动机起动特性的要求 |
2.3 加开拍门的贯流式泵站机组起动平衡方程 |
2.4 本章小结 |
第3章 起动过渡过程分析及数学模型建立 |
3.1 加开拍门的贯流泵站起动过渡过程分析 |
3.2 数学模型的建立 |
3.2.1 起动过渡过程延时开闸阶段 |
3.2.2 泵流量与出水池倒灌水流共同作用阶段 |
3.2.3 出水池水流停止倒灌,竖井水位正常上升阶段 |
3.2.4 胸墙溢流阶段 |
3.2.5 趋于稳定阶段 |
3.3 数学模型求解 |
3.4 起动过程中水泵装置效率公式 |
3.5 本章小结 |
第4章 起动过渡过程水力特性计算研究分析 |
4.1 算例 |
4.2 添加拍门后与无拍门时起动过程水力特性对比分析 |
4.2.1 相同提闸速度条件下添加拍门的影响 |
4.2.2 相同延时开闸条件下加开拍门的影响 |
4.3 加开拍门起动过程水力特性影响因素分析 |
4.3.1 闸门提升速度对起动过程水力特性的影响 |
4.3.2 延时开闸时间对起动过程水力特性的影响 |
4.3.3 拍门大小对过渡过程的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(4)高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 水锤现象概述 |
1.2.1 水锤的定义 |
1.2.2 水锤的成因 |
1.2.3 水锤的分类 |
1.2.4 水锤的影响危害 |
1.3 HAMMER水锤分析软件 |
1.3.1 软件功能概述 |
1.3.2 软件建模计算流程 |
1.4 研究的目的与意义 |
1.5 国内外研究进展 |
1.5.1 水锤基本理论研究现状 |
1.5.2 水锤计算方法研究现状 |
1.5.3 水锤防护技术研究现状 |
1.5.4 数值模拟与实验研究现状 |
1.6 研究内容及方法 |
2 水锤基本理论与计算方法 |
2.1 刚性水锤理论 |
2.2 弹性水锤理论 |
2.3 水锤数学模型 |
2.3.1 一维非恒定流的基本方程组 |
2.3.2 水锤基本微分方程组 |
2.4 水锤的计算方法 |
2.4.1 解析法 |
2.4.2 图解法 |
2.4.3 差分法 |
2.4.4 特征线法 |
2.5 边界条件 |
2.5.1 上游水库 |
2.5.2 流量调节阀 |
2.5.3 串联管道的连接点 |
2.5.4 下游为盲端 |
2.5.5 空气阀 |
2.5.6 两阶段关闭可控蝶阀 |
2.5.7 下游水池 |
2.5.8 调压塔 |
2.5.9 上游离心泵 |
2.6 本章小结 |
3 高扬程、多起伏输水管道节点水锤风险评估 |
3.1 风险评估模型 |
3.1.1 风险评估指标 |
3.1.2 数据区间 |
3.1.3 关联函数 |
3.2 节点水锤风险评估 |
3.2.1 工程概况 |
3.2.2 工程建模 |
3.2.3 稳态水力计算 |
3.2.4 无防护停泵水锤计算 |
3.2.5 节点正压水锤风险评估 |
3.2.6 节点负压水锤风险评估 |
3.3 本章小结 |
4 高扬程、多起伏输水管道水锤防护设备优化研究 |
4.1 缓闭式止回阀关阀程序优化 |
4.2 空气阀位置设置优化 |
4.2.1 管道中的气囊的形成与运动特点 |
4.2.2 空气阀的工作原理与类型 |
4.2.3 传统的空气阀设置方法 |
4.2.4 基于节点水锤风险评估模型的空气阀位置设置优化 |
4.3 调压塔参数与设置位置优化 |
4.3.1 调压塔的工作原理与类型 |
4.3.2 基于节点水锤风险评估模型的单向调压塔位置设置优化 |
4.3.3 单向调压塔参数优化 |
4.3.4 基于节点水锤风险评估模型的双向调压塔位置设置优化 |
4.4 本章小结 |
5 高扬程、多起伏输水管道水锤防护效果评估 |
5.1 水锤防护效果评估模型 |
5.1.1 有效性评估指标 |
5.1.2 节点水锤防护效果评估模型 |
5.1.3 权重系数 |
5.1.4 管道水锤防护效果评估模型 |
5.2 水锤防护效果评估 |
5.2.1 无防护措施 |
5.2.2 缓闭式止回阀与空气阀组联用方案 |
5.2.3 缓闭式止回阀与单向调压塔联用方案 |
5.2.4 缓闭式止回阀与双向调压塔联用方案 |
5.2.5 缓闭式止回阀、空气阀组与单向调压塔联用方案 |
5.3 本章小结 |
6 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
参考文献 |
附录 |
A 作者在攻读学位期间发表的论文 |
B 学位论文数据集 |
致谢 |
(5)泵站管路系统水力过渡过程及二次防护措施研究(论文提纲范文)
1 管路瞬变流计算方法[6-8] |
2 泵站管路系统的二次保护措施 |
3 算例分析 |
3.1 计算参数 |
3.1.1 水泵参数 |
3.1.2 止回阀参数 |
3.1.3 水击泄放阀参数 |
3.1.4 水击预防阀参数 |
3.2 稳态工况水力计算分析 |
3.3 水力暂态工况水力计算分析 |
3.3.1 工况1 |
3.3.2 工况2 |
3.3.3 工况3 |
3.4 二次防护措施比较 |
4 结论 |
(6)弹性膜水锤防护措施研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 水锤基础理论研究 |
1.2.2 水锤防护措施的研究 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 水锤的基础理论与基本边界条件 |
2.1 水锤的基础理论 |
2.1.1 水锤定义及产生原因 |
2.1.2 水锤基本微分方程 |
2.1.3 水锤波速 |
2.1.4 特征线法 |
2.2 基本边界条件 |
2.2.1 阀门的边界条件 |
2.2.2 水池的边界条件 |
2.2.3 停泵水锤的边界条件及其求解 |
2.3 本章小结 |
3 弹性膜水锤防护装置的数学模型 |
3.1 弹性膜水锤防护装置的工作原理 |
3.2 弹性膜水锤防护装置的数学模型 |
3.3 本章小结 |
4 弹性膜水锤防护装置室内实验 |
4.1 实验系统设计 |
4.2 实验设备 |
4.3 实验步骤及数据分析 |
4.4 本章小结 |
5 长距离泵输水工程水锤防护研究 |
5.1 工程概况 |
5.2 三级泵站输水系统水锤防护不同方案的选择 |
5.2.1 方案A:两阶段关闭蝶阀、单个弹性膜水锤防护装置 |
5.2.2 方案B:两阶段关闭蝶阀、多个弹性膜水锤防护装置与末端阀 |
5.3 两种水锤防护方案的水锤计算结果及防护效果分析 |
5.3.1 方案A:两阶段关闭蝶阀、单个弹性膜水锤防护装置 |
5.3.2 方案B:两阶段关闭蝶阀、多个弹性膜水锤防护装置与末端阀 |
5.4 确定最终选用的水锤防护方案 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(7)山西大水网供水泵站系统水力调度及水锤特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水锤计算研究现状 |
1.2.2 空气阀防护水锤的研究现状 |
1.2.3 梯级泵站输水系统优化运行的研究现状 |
1.3 本文研究的主要内容 |
1.4 本文研究的技术路线 |
第二章 泵站工程稳态运行数学模型 |
2.1 水泵基本特性曲线 |
2.2 泵站管路特性曲线 |
2.3 泵站稳态运行工作点求解 |
2.3.1 同型号水泵定速运行工作点求解 |
2.3.2 同型号水泵变速并联运行工作点的求解 |
第三章 供水系统水锤数值模拟边界条件的建立 |
3.1 水锤计算的数学模型 |
3.2 供水系统水锤数值模拟常见边界条件的建立 |
3.2.1 上游为蓄水池或水库的边界条件 |
3.2.2 管路中间建立减压水池的边界条件 |
3.2.3 下游端装有闸阀的边界条件 |
3.2.4 下游末端为水池的边界条件 |
3.2.5 管路下游端封闭的边界条件 |
3.2.6 管路分叉连接的边界条件 |
第四章 不同水锤防护措施边界条件及数学模型的建立 |
4.1 两阶段缓闭式液控蝶阀 |
4.2 空气阀 |
4.2.1 空气阀的工作原理 |
4.2.2 空气阀的数学模型及边界条件 |
4.2.3 空气阀设置的技术要求 |
4.3 超压泄压阀 |
4.3.1 超压泄压阀的工作机理 |
4.3.2 超压泄压阀工作的边界条件 |
第五章 山西乡宁谭坪沿黄供水泵站工程运行的水力特性分析 |
5.1 山西乡宁谭坪沿黄供水工程简介 |
5.1.1 工程总体概况 |
5.1.2 取水方式设计 |
5.1.3 供水工程输水管线布置 |
5.1.4 山西省乡宁县谭坪沿黄供水工程泵站主要技术参数 |
5.2 梯级泵站稳态运行特性分析 |
5.2.1 一级泵站稳态特性分析 |
5.2.2 一级加泵站稳态特性分析 |
5.2.3 二级泵站稳态特性分析 |
5.2.4 泵站稳态运行分析 |
5.3 梯级泵站水力过渡过程计算 |
5.3.1 一级泵站停泵水力过渡过程计算 |
5.3.2 一级加泵站停泵水力过渡过程计算 |
5.3.3 二级泵站停泵水力过渡过程计算 |
5.3.4 泵站水力过渡过程结果分析 |
5.4 梯级泵站系统水力优化调度计算与分析 |
5.4.1 梯级泵站系统流量平衡分析的概念及造成级间水量不平衡的原因 |
5.4.2 各级泵站不同净扬程下的稳态运行特性计算 |
5.4.3 谭坪沿黄供水工程(梯级泵站)流量平衡计算与分析 |
第六章 山西乡宁县县城重力流输水系统水锤模拟计算与分析 |
6.1 长距离重力流输水系统水锤产生的机理研究 |
6.2 山西乡宁县县城供水工程重力流输水系统水锤计算及防护分析 |
6.2.1 工程概况 |
6.2.2 稳态运行计算及分析 |
6.2.3 无防护措施时关阀水锤计算及分析 |
6.2.4 空气阀防护的水锤计算及分析 |
6.2.5 空气阀加超压泄压阀联合防护的水锤计算与分析 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.1.1 泵站稳态运行数值模拟基本结论 |
7.1.2 泵站水力过渡过程数值模拟基本结论 |
7.1.3 梯级泵站系统水力优化调度计算基本结论 |
7.1.4 山西乡宁县县城供水工程重力流输水系统水锤模拟计算基本结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的主要科研项目 |
(8)压力管道中瞬变流准二维模型数值计算及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
物理名称及符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 管道瞬变流数值模拟的研究进展 |
1.2.1 瞬变流数值解法的研究现状 |
1.2.2 一维摩阻模型研究现状 |
1.2.3 准二维模型研究现状 |
1.3 伴有液柱分离的气液两相瞬变流的研究进展 |
1.4 瞬变流分析在工程应用中的研究进展 |
1.5 研究现状总结 |
1.6 论文主要研究内容 |
第2章 瞬变流一维模型数值求解方法的改进 |
2.1 引言 |
2.2 一维管道瞬变流基本方程 |
2.3 特征线法 |
2.4 有限体积法 |
2.5 边界条件 |
2.6 数值模拟结果分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 瞬变流准二维模型数值求解方法的改进 |
3.1 引言 |
3.2 准二维模型的基本方程 |
3.3 基于特征线法的准二维模型数值求解方法 |
3.3.1 Vardy-Hwang方法 |
3.3.2 Zhao-Ghidaoui方法 |
3.3.3 Korbar方法 |
3.4 一维与准二维联合求解方法 |
3.5 边界条件处理 |
3.6 数值试验及结果分析 |
3.6.1 准确性比较 |
3.6.2 计算效率比较 |
3.7 本章小结 |
第4章 瞬变流拟稳态摩阻模型的修正 |
4.1 引言 |
4.2 修正的拟稳态摩阻模型 |
4.3 非稳态摩阻模型 |
4.3.1 改进的Brunone摩阻模型 |
4.3.2 Vardy-Brown摩阻模型 |
4.4 不同摩阻模型的比较分析 |
4.4.1 基于实验结果的模型比较 |
4.4.2 基于模拟数据的模型比较 |
4.5 本章小结 |
第5章 气液两相瞬变流准二维模型的数值求解方法 |
5.1 引言 |
5.2 离散蒸汽空穴模型(DVCM) |
5.3 离散气体空穴模型(DGCM) |
5.4 非稳态摩阻模型的DVCM和DGCM |
5.5 准二维模型的DVCM和DGCM |
5.6 实验结果对比分析 |
5.6.1 DVCM与实验结果对比分析 |
5.6.2 DGCM与实验结果对比分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 瞬变流准二维模型的应用实例 |
6.1 引言 |
6.2 数学模型 |
6.2.1 事故停泵模型 |
6.2.2 压力罐模型 |
6.2.3 水泵-阀门-压力罐模型 |
6.3 实例研究 |
6.4 压力罐参数优化 |
6.4.1 目标函数 |
6.4.2 约束条件 |
6.4.3 序列二次规划法 |
6.4.4 优化结果及分析 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(9)山地城市一体化供水分区优化研究 ——以湖北郧县老城区为例(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 城镇一体化供水系统研究现状 |
1.3 研究的目的和意义 |
1.3.1 研究的目的 |
1.3.2 研究的意义 |
1.4 研究的内容 |
第2章 郧县供水现状分析 |
2.1 供水现状分析 |
2.1.1 供水水量 |
2.1.2 供水水压 |
2.1.3 供水水质 |
2.2 供水特征分析 |
2.2.1 典型的山地小城镇 |
2.2.2 南水北调中线工程水源地 |
2.2.3 人口的激增 |
2.3 本章小结 |
第3章 一体化供水初步方案设计研究 |
3.0 设计供水范围 |
3.1 设计供水人口规模 |
3.2 用水量预测 |
3.3 供水规模的确定 |
3.4 取水工程 |
3.5 管材的选择 |
3.6 水源地保护规划 |
3.7 城镇一体化供水布局 |
3.8 城镇一体化供水方案安全性评价 |
3.8.1 供水安全性分析 |
3.8.2 供水经济性分析 |
3.9 本章小结 |
第4章 一体化供水系统规划方案优化及其比较评价 |
4.1 给水分区方式的选择 |
4.2 分区给水管网的能量分析 |
4.2.1 均匀供水管网能量分析 |
4.2.2 非均匀供水管网能量分析 |
4.2.3 水锤分析研究 |
4.3 山地城市给水分区优化模型理论研究 |
4.3.1 给水管网优化目标 |
4.3.2 给水管网分区优化模型基础式特点 |
4.3.3 给水管网分区优化设计的可行性 |
4.3.4 山地城市给水管网分区优化模型的目标函数 |
4.3.5 山地城市给水管网分区优化模型的约束条件 |
4.4 优化后的管网一体化供水布局 |
4.5 优化模型的各约束条件的确定 |
4.6 供水系统水锤的数值模拟对比分析 |
4.7 一体化供水方案优化前后对比分析 |
4.7.1 供水安全性分析 |
4.7.2 管网经济性分析 |
4.8 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
附表1 集中供水时管段计算结果 |
附表2 节点压力计算结果 |
附表3 集中供水管网年折算费用 |
附表4 分区给水管网低区管段优化结果 |
附表5 分区供水低区节点压力优化结果 |
附表6 分区给水管网高压区管段优化结果 |
附表7 分区给水管网高压区节点压力优化结果 |
附表8 分区供水管网年折算费用 |
四、停泵水锤的简易算法及算例(论文参考文献)
- [1]复杂长距离泵站输水系统水力过渡过程仿真与控制研究[D]. 张紫依. 中国水利水电科学研究院, 2020(04)
- [2]环状输水管网停泵及支管末端关阀水锤研究[D]. 王鹏立. 长安大学, 2020(06)
- [3]快速闸门上加开拍门对贯流泵站起动过程水力特性影响研究[D]. 李颖超. 扬州大学, 2019(02)
- [4]高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究[D]. 胡弈超. 重庆大学, 2019(01)
- [5]泵站管路系统水力过渡过程及二次防护措施研究[J]. 张志胜,张奎,黄毅. 人民长江, 2018(17)
- [6]弹性膜水锤防护措施研究[D]. 张茜. 西安理工大学, 2018(01)
- [7]山西大水网供水泵站系统水力调度及水锤特性研究[D]. 高洁. 太原理工大学, 2018(10)
- [8]压力管道中瞬变流准二维模型数值计算及应用研究[D]. 孙强. 哈尔滨工业大学, 2017(01)
- [9]山地城市一体化供水分区优化研究 ——以湖北郧县老城区为例[D]. 郑承. 武汉科技大学, 2016(06)
- [10]停泵水锤及其防护措施[J]. 张雷. 四川水泥, 2015(10)