空气阀在长管道供水系统水锤防护中的应用研究

【摘要】：随着各国经济的发展和人们日益增长的需水要求,越来越多的城市为了解决日趋尖锐的水资源供需矛盾,不得不兴建长距离的大型输水工程。为了防止供水系统因多种原因发生瞬变流现象而导致水锤事故,在设计时,要事先作水锤分析、预测和模拟事故工况下水锤的发生和传播规律。除了考虑常规正压水锤以外,还必须考虑在管道的某些部位可能发生气体释放、产生空穴流和液柱分离等气液两相瞬变流情况。对有压输水管道系统气液两相瞬变流进行预测与控制研究,是优化工程设计、降低工程造价、确保工程安全运行的关键,具有重要的理论意义和实用价值。 本文的主要内容如下: 第一章 阐述选题的目的和意义、有压管道系统两相瞬变流的计算分析方法,综述两相瞬变流研究的历史和现状。 第二章 阐述水锤的基本方程、事故停泵水锤计算的水泵端边界条件、基本边界条件及长距离供水系统中常用的水锤防护措施。 第三章 阐述两相瞬变流的主要计算模型及求解气液两相瞬变流的特征线法、隐式有限差分法、带有内插法的规定时间间隔法及Lax-Wendroff法。 第四章 建立两相瞬变流计算的数学模型及空气阀水锤防护的边界条件,以大亚湾引水工程为例,通过对安装空气阀前后泵系统的水锤特性进行数值模拟分析,并计算空气阀设置的数目、安装位置、进排气系数变化等因素对水力过渡过程的影响,对长距离供水系统中空气阀的水锤防护作用进行详尽的研究,得出了对工程设计与运行有价值的结论与建议。 第五章 在上述研究的基础上,对全文进行总结,提出今后进一步研究的思路与设想。