单水源城市供水管网断流和非断流停泵水锤计算研究

论文摘要

供水管网是人类文明进步和城市化聚集居住的产物,是现代化城市最重要的基础设施之一,是城市社会和经济发展现代化水平的重要标志。随着社会的发展和城市化进程的加快,人民生活水平日益提高,对供水管网工程的安全供水要求也越来越高,然而城市供水管网的爆裂、爆露事故却时有发生。现阶段,长距离输水工程中的水锤危害受到了越来越多的重视,对其分析计算也日益深入,然而,对于供水管网的爆管原因,大多都归咎于外界的影响,对于管网自身排气不畅所造成的水锤危害研究甚少。本论文基于连续流瞬变理论已取得的研究成果,重点研究供水管网中断流弥合水锤的危害及其防护措施。1.总结前人气液两相流的基础上,阐述水锤计算的基本原理及方法——特征线方程及其有限差分的相容性方程,并以此为基础,根据设备的具体性能,设计合适的边界条件。2.当管路中压力降低到水的饱和蒸汽压时,水汽化使连续水柱发生分离,随后分离的水柱弥合产生断流弥合水锤,在管道中引起很大的升压,这就是断流弥合水锤。本文建立停泵断流水锤和非断流水锤两种数学模型,对其进行分析比较,并通过具体实例进行水锤升压计算比较,得出合理的计算模型。3.本文基于前人对长距离输水工程水锤的研究成果,简要阐述单水源供水管网水力过渡过程的计算程序的编制,提出两者编制过程中的异同。4.结合工程实例对单水源供水管网停泵水锤进行VC++语言程序编写、模拟运行,通过不同方案比选,最后给出单水源供水管网的最佳水锤防护措施。本文的研究为单水源供水管网的水锤防护提供了参考价值和借鉴意义,同时对优化城市供水管网的水锤防护措施有着深远影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 水锤（水击）基本概念及分类
• 1.2.1 水锤（水击）的概念
• 1.2.2 水锤（水击）的分类
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 供水管网断流水锤特点及危害
• 2.1 供水管网气水两相流态及转化
• 2.1.1 供水管网常见六种流态
• 2.1.2 六种流态的相互转化
• 2.2 供水管网中气体来源及气囊的危害
• 2.2.1 管道中的气体来源
• 2.2.2 气囊的危害
• 第三章 水锤计算基本原理及边界条件分析
• 3.1 水锤基本微分方程式
• 3.2 特征线方程式
• 3.3 边界条件方程式
• 3.3.1 缓闭止回阀的边界条件
• 3.3.2 空气阀边界条件
• 3.3.3 箱式双向调压塔的边界条件
• 3.4 水泵处的边界控制条件
• 3.4.1 水泵全面性能曲线的改造
• 3.4.2 水泵处边界条件方程式
• 3.5 管网中各节点处边界条件
• 3.5.1 管道串联节点处的边界条件
• 3.5.2 分支管道的连接节点处的边界条件
• 第四章 停泵断流水锤与非断流水锤的计算数值模拟分析
• 4.1 管路中水柱分离现象的水力学过程
• 4.2 停泵非断流水锤计算方法
• 4.3 停泵断流水锤计算方法
• 4.4 停泵断流与非断流水锤升压状况分析比较
• 第五章 单水源供水管网水力过渡过程计算程序的编制
• 5.1 水力过渡过程计算程序的编制
• 5.1.1 计算机程序编制的意义
• 5.1.2 计算机程序语言的选择
• 5.2 供水管网计算程序与输水管线计算程序编制过程的异同
• 5.2.1 供水管网与输水管线的初始数据计算的异同
• 5.2.2 供水管网与输水管线的节点编号编制的异同
• 5.2.3 供水管网与输水管线的稳态及暂态数据计算的异同
• 5.2.4 供水管网与输水管线的排气阀位置的异同
• 第六章 小城镇单水源供水管网停泵水锤计算实例分析
• 6.1 工程实例概况
• 6.1.1 工程实例简介
• 6.1.2 管网主要技术资料
• 6.2 工程实例在非断流停泵水锤与断流停泵水锤两种模型中的比较
• 6.2.1 管网稳定运行压力
• 6.2.2 采用非断流模型进行停泵水锤分析
• 6.2.3 采用断流模型进行停泵水锤分析
• 6.2.4 小结
• 6.3 不同水锤防护措施的比较分析
• 6.3.1 方案一
• 6.3.2 方案二
• 6.3.3 方案三
• 6.4 小结
• 结论与建议
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附图