泵输水系统水锤分析影响参数的不确定性研究

摘要

停泵水锤是危害长距离泵输水系统运行安全的主要因素之一。本文以水锤分析的特征线法为基础，采用MATLAB语言编程，对某输水工程四级泵站的水力过渡过程进行了分析，提出采用两阶段关闭蝶阀和空气阀组联合水锤防护措施。经计算，采用提出的水锤防护措施能够满足泵站设计规范的要求。
　　结合工程实例，在防护措施确定的条件下，对泵输水系统水锤分析的主要影响参数进行不确定性分析。文中主要进行了如下研究：
　　1)对两阶段关闭蝶阀的阻力系数在编程中的插值方法进行了改进。采用改进后的插值方法比原方法的插值结果更精确；
　　2)波速的变化主要影响水锤升压、泵的最大倒转速度和最大负压。两阶段关闭蝶阀的快关时间主要影响泵的最大倒转速度。两阶段关闭蝶阀的快关角度主要影响水锤升压、泵的最大倒转速度和倒流水量。两阶段关闭蝶阀的慢关时间主要影响泵的最大倒转速度和倒流水量。泵的全面特性曲线主要影响倒流水量。水泵机组的转动惯量主要影响最大负压。空气阀组的进气流量系数和排气流量系数对水力过渡过程的影响较小；
　　3)恒定摩阻与非恒定摩阻的水锤计算结果有差异。恒定摩阻时，在其他变量均保持不变的情况下，糙率n=O.011时的水锤升压比糙率n=0.014时的水锤升压的最大值约为5.12％。采用非恒定摩阻(Brunone模型)进行计算时，糙率n=O.011时的水锤升压比糙率n=O.014时的水锤升压的最大值约为17.66％。在其他变量均保持不变的情况下，同一糙率时，采用恒定摩阻较非恒定摩阻时计算的水锤压力偏大。

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1 绪论

1.1 选题的背景

1.2 研究的意义

1.3 国内外水锤研究进展与现状

1.4 本文的主要研究内容及方法

1.5 本章小结

2 有压管道水锤的基本理论

2.1 水锤的定义及诱因

2.2 水锤的基本方程

2.3 水锤波的传播速度

2.4 水锤计算的方法

2.5 本章小结

3 基本边界条件

3.1 阀门的边界条件及其求解

3.2 水池的边界条件及其求解

3.3 空气阀的边界条件及其求解

3.4 停泵水锤的边界条件及其求解

3.5 本章小结

4 某工程四级泵站停泵水锤分析

4.1 工程概况

4.2 四级泵站停泵水锤模型构建

4.3 数值模拟的实现

4.4 停泵水锤的计算结果

4.5 本章小结

5参数的不确定性对停泵水锤的分析研究

5.1 波速对水锤分析的影响

5.2 管道阻力系数对水锤分析的影响

5.3 泵的全面特性曲线对水锤分析的影响

5.4 两阶段关闭蝶阀特性对水锤分析的影响

5.5 水泵机组转动惯量对水锤分析的影响

5.6 空气阀特性对水锤分析的影响

5.7 综合分析

5.8 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录