城市供水管网物理模型构建方法的研究

摘要

为保证供水系统的安全运行,不宜在供水管网上进行大量模拟实验,同时,试验装置的安装也存在空间和经济上的约束。所以,有必要建立与实际管网等效的物理模型,将在实际管网中不宜开展的实验在物理模型中进行。本文研究了构建供水管网物理模型的方法。
　　 本文首先以构建管网物理模型为目标讨论了实际管网的简化方法,介绍参数拟合法的特点和解法。参数拟合法保证了管网简化后主要考察的情况(如压力分布)能够得到较为准确的反映。
　　 本文以液流相似理论为基础,结合管网的特点,推导了管网物理模型的构建理论,系统地提出了构建管网实验室物理模型的方法步骤及所要注意的问题和限制条件。
　　 选择实例管网,运用参数拟合法进行简化处理,针对管网压力分布情况进行约束限制,得到简化结果。通过与实例管网实际运行情况对比,发现通过该方法简化的管网可以很好地反映原管网的压力分布情况和整个管网的运行状态。依据构建管网物理模型的理论,设计实例管网简化状态的物理模型,获得模型的设计参数。应用EPANET软件对实例管网的简化结果和物理模型的运行状态进行模拟,并分别与实例管网的实测压力点数值进行对比分析,验证管网相似理论的合理性。
　　 以液流相似原理为指导,计算机模拟结果为基础搭建管网实验室模型,进行管段水力试验,考察处于不同运行状态的管流之间的联系与区别,讨论满足相似条件的管流之间的对应关系,对产生区别的因为进行分析,进一步验证完善相似理论。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容及方法

第二章 供水管网简化方法的研究

2.1 管网简化原则和常用方法

2.1.1 管网简化的原则

2.1.2 管网简化的常用方法

2.2 管网简化的基本思路

2.2.1 管网的初步处理

2.2.2 参数拟合法简化管网

第三章 管网物理模型构建方法的研究

3.1 管流相似的基本理论

3.1.1 几何相似

3.1.2 运动相似

3.1.3 动力相似

3.2 相似准数

3.2.1 相似准数表达式

3.2.2 相似准数简介

3.3 变态相似理论

3.3.1 变态相似定义

3.3.2 变态相似准数

3.4 管网变态物理模型的构建

3.4.1 压力流模型的推导

3.4.2 对欧拉相似准则的讨论

3.4.3 模型律应用的限制条件

3.4.4 边界条件的讨论

3.4.5 局部阻力的讨论

第四章 实例管网的计算机模拟

4.1 EPANET简介

4.2 实例管网介绍

4.3 管网简化

4.3.1 简化目标和思路

4.3.2 对原管网进行初步处理

4.3.3 实例管网简化图形

4.3.4 确定管网节点流量与管径

4.3.5 应用EPANET进行简化后管网模拟

4.4 管网建模

第五章 管网物理模型实验室的构建

5.1 实验介绍

5.1.1 实验原理与过程

5.1.2 实验装置

5.2 实验结果及分析

5.2.1 实验结果

5.2.2 结果分析

第六章 结束语

6.1 研究成果及结论

6.2 存在的不足

6.3 展望

参考文献

附录1 实例管网计算机模拟计算结果图

附录2 参数拟合法求解管段直径程序

发表论文和参加科研情况说明

致谢