泄漏管道中的压力波传播规律研究

摘要

有压流体受到扰动时压力和密度等参数会产生持续性波动并传播,压力波具有传递能量和携带信息的属性,可用于管道泄漏检测。通过搭建压力波管路试验系统,利用机械冲击激发压力波并分析其首波幅值特性,探讨了管路泄漏时压力波传播及衰减的规律。利用FLUENT软件建立了管道系统的二维模型,就压力波衰减比值开展了模拟与试验结果的验证,并将该模型用于长管道的压力波传播特性分析。研究表明:机械冲击产生的最大压力波首波幅值约为178.0 kPa,试验中采用的压力波幅值约为95.2 kPa。压力波在经过泄漏口后幅值大幅衰减形成次压力波,同时发生反射,导致膨胀波的叠加位置发生改变,解释了泄漏时的压力波传播现象。当泄漏口的尺寸由1 mm增大至5 mm时,次压力波会减弱而反射的压力波增强;管长相对压力波半波长的大小影响压力波的叠加状态,利用泄漏后对应膨胀波的相位差可测算出泄漏口位置。