波速及其变化对水力过渡过程的影响研究

摘要

供输水管道工程是社会建设和发展的基础性设施工程,同时它也是社会发展和经济增长的重要保障。随着人民生活水平的不断提高以及社会经济的飞速发展,对供水和用水的要求也越来越高。当前我国供水水资源短缺且时空分布不均匀,故跨流域、长距离输配水就成为保障生活、生产用水的有效措施。在输水管道中,由于水流速度的剧变极易发生水锤事故,水锤现象的影响因素比较多,其中水锤波速就是重要因素之一;本文主要对水锤波速以及波速对水力过渡过程的影响进行研究,分析总结波速对暂态过程的影响规律并提出改善管道水锤波动的有效措施。因此,分析研究波速及其变化对水力过渡过程的影响对输水管道的安全运行具有重要的指导意义。
　　水锤波的波速受很多因素的影响,其中大部分因素对波速的影响都不能够定量地表达,所以只能对其作近似的计算和分析。本文通过研究各个影响因素对水锤波速大小的影响,来更深刻地认识和了解水锤波速及其常用的计算表达式。实际工程中最常见的引起水锤波速改变的因素就是管材和管径的改变,其中管材的改变对波速大小的影响更为明显。本论文结合管路整体管材改变和局部管材改变两种典型的波速变化的工程实例来研究波速及其变化对水力过渡过程的影响。利用水锤计算特征线法对工程实例暂态过程进行计算机模拟,结果表明:当管线发生断流水锤时,水锤升压随着波速的增大而升高,当不发生断流弥合水锤时,波速对水锤升压的影响不明显;管道存在局部管材变化时,由于水锤波在分界面处发生散射现象,诱发产生新的水锤波动,导致管内水锤波动加剧,其中管道中部局部管材突变对水锤升压的影响最大;当波速发生变化时,相同的水锤防护措施并不能达到相同的水锤防护效果,故波速变化时应对管道水力过渡过程重新进行计算。本文的研究对输水管道的优化和水锤的防护具有参考价值。

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第一章 绪 论

1.1研究的背景及意义

1.2 水锤现象综述

1.3 国内外研究历史和现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 水锤波的波速及其影响

2.1 水锤波速基本理论及公式推导

2.2 水锤波波速的影响因素

2.3波速对管道内水锤压力波的影响

第三章 水锤计算方法及边界条件确定

3.1水锤计算的基本理论

3.2常见的边界条件方程式

第四章 水锤综合防护的计算机数值模拟

4.1 计算机模拟的意义及软件的开发

4.2管路水力暂态数值模拟的计算程序

第五章 管路整管水锤波速变化的工程实例

5.1张家口云州水库调水工程支线一级泵站输水实例

5.2杨凌重力流供水工程实例

第六章 管路局部水锤波速变化的工程实例

6.1上海庙、红墩子能源化工基地供水工程

6.2白水县“引石入白”供水工程实例

总结与建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢