基于AFT Impulse軟件的長距離輸水管線水力瞬態(tài)分析與工程應(yīng)用.pdf

1、對于長距離輸水管線來說，當(dāng)管線中的流量發(fā)生變化，或管線在輸水的過程中發(fā)生事故時，長距離輸水管線中的水流流動的穩(wěn)態(tài)條件即被破壞，管道內(nèi)水流的狀態(tài)將由穩(wěn)態(tài)流態(tài)變成非穩(wěn)態(tài)流態(tài)，即瞬態(tài)流態(tài)。在水流由非穩(wěn)態(tài)流動恢復(fù)到新的穩(wěn)態(tài)流動的過程中，輸水管線中水流的各項水力參數(shù)隨時間改變產(chǎn)生急劇變化，其變化程度往往超出恒定流的設(shè)計范圍，從而對輸水系統(tǒng)造成非常不利的影響，當(dāng)這一變化速度過快時，就會導(dǎo)致輸水管線管材結(jié)構(gòu)的破壞，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。所以，對輸

2、水系統(tǒng)過渡過程進行系統(tǒng)的研究，對于輸水工程的設(shè)計和運行是十分必要的。
　　本文在前人研究、總結(jié)的基礎(chǔ)上，對長距離輸水系統(tǒng)水力過渡過程中幾個比較重要的問題進行了更加細(xì)致的分析和研究，通過分析研究得出了了相應(yīng)的結(jié)論。在此之后，結(jié)合長距離輸水工程的具體實例，利用專業(yè)的工程軟件進行了系統(tǒng)的水力建模，并將之前的研究成果應(yīng)用到建立的模型當(dāng)中，之后進行了數(shù)值計算和結(jié)果分析，根據(jù)分析的結(jié)果，給出了管線運行和操作的科學(xué)建議。
　　本文的研究主

3、要包括以下幾個方面：
　?。?）對長距離輸水系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)水力特征進行了系統(tǒng)的分析，并且分析和推導(dǎo)了相應(yīng)的數(shù)學(xué)解法。在對幾根相互連接的長距離輸水管線求解其穩(wěn)態(tài)結(jié)果時，引入管網(wǎng)計算時的數(shù)學(xué)解法，根據(jù)其基本特征列出相應(yīng)的數(shù)學(xué)矩陣，利用牛頓——拉普森算法求解長距離輸水系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)下的各種水力工況。
　?。?）介紹了瞬態(tài)流求解的各種基本方法，之后詳細(xì)介紹和分析了目前最常用的，適用于計算機編程的計算方法——特征線法，對特征線法

4、進行了理論分析和計算公式的推導(dǎo)。
　?。?）詳細(xì)分析了輸水管線產(chǎn)生空化的原因以及空化的相關(guān)理論，并通過對基本公式推導(dǎo)建立了長距離輸水管線空化的數(shù)學(xué)模型。通過具體算例，對比分析了同一輸水管線不采用空化模型以及采用空化模型得出的計算結(jié)果，給出了分析結(jié)論。
　?。?）對于長距離輸水系統(tǒng)中的常用附件，如閥門，分叉點等，以及本工程中特有的構(gòu)筑物，如穩(wěn)壓井等，進行了瞬變流計算的有關(guān)分析，根據(jù)分析結(jié)果得出了瞬態(tài)流計算時不同附件的數(shù)學(xué)模型，