基于瞬變流分析的輸水管道安全性實驗研究.pdf

1、伴隨著我國城市化進程的加快，越來越多的長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。長距離輸水管道運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)長距離輸水管線運行安全事故時，破壞了系統(tǒng)中的水流動的穩(wěn)定水力條件，這時系統(tǒng)中的水流就會從穩(wěn)態(tài)流向瞬態(tài)流轉(zhuǎn)變。在這一過程中，輸水系統(tǒng)內(nèi)水流的壓力、流量、流速等各項參數(shù)都會隨著時間的延續(xù)而改變，這些變化往往非常劇

2、烈從而會超出在穩(wěn)態(tài)流下設(shè)計的安全范圍，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驗性的研究對于長距離輸水工程的設(shè)計和安全運行是非常重要的。
　　本文系統(tǒng)分析了長距離輸水管線內(nèi)水流的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)水力特征，對相應(yīng)的求解方法進行了推導(dǎo)。利用相似理論建立與實際工程對應(yīng)的物理實驗平臺。通過Labview軟件自行開發(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。利用實驗獲得的基礎(chǔ)參數(shù)

3、，通過AFT-impulse軟件建立數(shù)值計算模型。在瞬變流態(tài)下對比實驗結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果的不同，分析了產(chǎn)生誤差的原因。
　　在水力安全方面，針對西江引水工程實際情況建立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)安全方面本文對管壁應(yīng)力問題進行了初步探討。進行在內(nèi)外力聯(lián)合作用下鋼管應(yīng)力實驗，利用光纖光柵傳感器解決了鋼管瞬態(tài)應(yīng)力