給水管網(wǎng)瞬變流正反問題分析及應用.pdf

1、城市給水管網(wǎng)在實際運行中,由于存在用戶需水量頻繁變化、調(diào)度水泵改變工況、閥門啟閉、事故停泵等因素,增加了系統(tǒng)的水力負荷,并可能引發(fā)管道中的瞬變工況.瞬變流不僅能造成壓力波動,還能產(chǎn)生較大的壓力增值,而通常的給水管道很難承這樣的瞬變壓力.隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的高度發(fā)展,使人們能夠在幾乎不受限制的情況下,針對較全面的流動狀態(tài)進行水力分析,為管網(wǎng)系統(tǒng)實際運行管理提供依據(jù).特征線法具有嚴密的理論性和較強的實用性,是求解瞬變流控制微分方程的基本工具

2、.本文應用特征線法針對算例管網(wǎng)完成了具有典型邊界條件的管網(wǎng)瞬變分析.結(jié)果表明給水管網(wǎng)中的瞬變壓力可能增加至正常運行壓力的幾倍,在很多情況下可能造成管道破損,甚至發(fā)生爆管事故,尤其對于那些比較薄弱的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域.給水管網(wǎng)漏失是國內(nèi)外供水行業(yè)普遍存在的問題.漏失不僅浪費了寶貴的水資源,還給供水企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失,因此在淡水資源日益匱乏的今天,世界各國都將漏失檢測作為一項重要研究課題.由于漏失本身可能引起管流瞬變,因此從瞬變流的角度研究管網(wǎng)漏

3、失符合漏失的物理表征,而建立在瞬變流基礎(chǔ)上的反問題分析法更適合于管網(wǎng)的漏失檢測.本文在查閱大量文獻基礎(chǔ)上,建立了用于給水管網(wǎng)漏失檢測的瞬變流反問題分析模型,并針對算例管網(wǎng)完成了數(shù)值模擬.應用瞬變反問題分析檢測給水管網(wǎng)漏失屬于系統(tǒng)辨識反問題,本文通過最優(yōu)化算法,最小化壓力的測量值與計算值之間的偏差對該類問題進行求解.整個求解過程的實質(zhì)是對解空間不斷迭代,直到滿足計算要求.分析過程采用L-M法和N-R法進行局部尋優(yōu),并進行了模型敏感性分析.