基于瞬變流分析的輸水管道安全性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的長(zhǎng)距離輸水工程投入使用。這些工程雖然解決了城鎮(zhèn)水源單一以及水資源短缺的問(wèn)題，但如何保證其供水安全一直是輸水工程中需要解決的難題。長(zhǎng)距離輸水管道運(yùn)行安全主要包括水力安全、結(jié)構(gòu)安全與水質(zhì)安全。當(dāng)出現(xiàn)長(zhǎng)距離輸水管線(xiàn)運(yùn)行安全事故時(shí)，破壞了系統(tǒng)中的水流動(dòng)的穩(wěn)定水力條件，這時(shí)系統(tǒng)中的水流就會(huì)從穩(wěn)態(tài)流向瞬態(tài)流轉(zhuǎn)變。在這一過(guò)程中，輸水系統(tǒng)內(nèi)水流的壓力、流量、流速等各項(xiàng)參數(shù)都會(huì)隨著時(shí)間的延續(xù)而改變，這些變化往往非常劇

2、烈從而會(huì)超出在穩(wěn)態(tài)流下設(shè)計(jì)的安全范圍，很容易破壞輸水管的管材結(jié)構(gòu)，使管壁屈服變形，甚至爆裂。因此基于瞬變流輸水管道實(shí)驗(yàn)性的研究對(duì)于長(zhǎng)距離輸水工程的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行是非常重要的。
　　本文系統(tǒng)分析了長(zhǎng)距離輸水管線(xiàn)內(nèi)水流的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)水力特征，對(duì)相應(yīng)的求解方法進(jìn)行了推導(dǎo)。利用相似理論建立與實(shí)際工程對(duì)應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)Labview軟件自行開(kāi)發(fā)虛擬儀器程序，解決了瞬變流態(tài)下管道內(nèi)水流壓力、流量等數(shù)據(jù)快速采集的難題。利用實(shí)驗(yàn)獲得的基礎(chǔ)參數(shù)

3、，通過(guò)AFT-impulse軟件建立數(shù)值計(jì)算模型。在瞬變流態(tài)下對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的不同，分析了產(chǎn)生誤差的原因。
　　在水力安全方面，針對(duì)西江引水工程實(shí)際情況建立AFT-impulse分析模型，在不同泵站停泵的工況下分析瞬變流導(dǎo)致的管道壓力與水泵轉(zhuǎn)速變化，得出發(fā)生停泵事故時(shí)泵站內(nèi)設(shè)兩階段關(guān)閥更加安全的結(jié)論。在結(jié)構(gòu)安全方面本文對(duì)管壁應(yīng)力問(wèn)題進(jìn)行了初步探討。進(jìn)行在內(nèi)外力聯(lián)合作用下鋼管應(yīng)力實(shí)驗(yàn)，利用光纖光柵傳感器解決了鋼管瞬態(tài)應(yīng)力