一、有压输水管道系统气液两相瞬变流研究综述(论文文献综述)
毕莹[1](2021)在《压力管道排气阀防阻塞系统研究》文中提出山东省胶东地区引黄调水工程是国家南水北调东线工程的重要组成部分,由于引调黄河水源,水中杂质复杂,在供水期间,因排气阀内杂物堵塞导致的维修总结情况分析约占整体故障率的80%,因此对现有排气阀进行局部改进,设计反冲洗过滤装置,与排气阀结合,应用于压力输水管道,最大限度的减少杂物堵塞导致排气阀故障。本文依托山东省烟台市调水分中心“压力管道排气阀防阻塞系统试验研究(220200008)”项目,利用Fluent对压力管道气液两相瞬变流进行数值模拟研究,根据模拟结果设计保护排气阀的反冲洗过滤装置,将数值模拟与物理试验对比结果,选择最优反冲洗结构装置。主要结论如下:(1)利用Fluent对压力直管道和压力T型管道进行瞬态充水过程数值模拟,并按照比例尺11:1进行比尺模型数值模拟,结果表明按照11:1比尺进行物理模型试验是可行的,同时为物理模型试验提供对比流型和压力数据,为反冲洗结构的设计提供排气量和压力等数据。(2)根据排气量以及压力等数据进行反冲洗过滤装置的设计,进出水直径为350mm,排污口直径为250mm,过滤网直径为330mm,过滤网为不锈钢材质,装置外壳为铸钢材料等参数;利用Fluent对过滤网的孔隙直径5mm-10mm和滤网层厚3mm-8mm进行模拟计算,得到在模拟条件下,过滤网的层厚与压强差成反比,过滤网的孔隙直径与压强差成反比。根据模拟结果最优选择孔隙直径为10mm,过滤网层厚为5mm的过滤网。(3)利用Fluent对冲孔板式、弧形式和篮式三种网型的反冲洗过滤装置进行充水过滤过程和反冲洗过程模拟计算,得到弧形式反冲洗过滤装置是最优结构,过滤效果为100%,过滤时装置内部压强最大为0.9MPa,反冲洗效果为100%,冲洗时装置内部压强最大为0.7MPa。(4)建立压力管道物理模型,试验结果与数值模拟结果对比显示压力拟合差均在1.5%范围内;建立反冲洗过滤装置的物理模型,三种装置的过滤效果达到了 100%,反冲洗效果达到了 100%,数值模拟与试验时间误差在1.5%范围内。根据结果,最优选择弧形式反冲洗过滤结构装置。
吴峰[2](2021)在《输水管道中含气水流瞬变特性试验研究及数值模拟》文中研究说明在输水过程中,由于停泵、阀门突然关闭、堵塞、空气阀排气不畅等原因,常使管道处于气水两相流状态,而两相间的相互作用极易引发异常的瞬态压力波动,导致输水管道的剧烈振动,从而引起泄漏、爆管等事故,对输水管道的安全运行十分不利。因此,本文采用试验研究与数值模拟相结合的方法研究了输水过程中含气水流瞬变特性。主要研究内容及结论如下:(1)搭建了含气输水管道瞬变流试验平台,工质水流量为20~30m3/h,气体流量为0~10L/min,通过快速关闭阀门的方式引入瞬变流,研究了不同因素对管道各节点压力、流量的影响。结果表明,泄漏孔越小、泄漏位置越靠近上游水库,管道各节点的瞬变水击压力峰值越大,压力衰减至稳定的时间越长;入口流量在不同因素的影响下均呈线性衰减。(2)搭建了加装空气罐的试验平台,探究了空气罐对含气输水管道瞬变特性的影响。结果表明,空气罐不仅能有效降低瞬变水击压强,而且还对管内压力的突升有缓冲作用,使得瞬变水击压力峰值在尖点处更为平缓;空气罐对入口流量的衰减并无明显影响。(3)构建了基于非恒定摩阻的含气水流瞬变流数学模型,采用特征线法进行计算求解,并对模型进行了试验验证,分析了不同因素对阀门末端压力的影响。结果表明,含气率越低、初始流速越大,阀门末端的瞬变水击压强越大;较小的初始流量及泄漏量,并不会引起周期的明显变化;泄漏位置越靠近上游水库,管道各节点的压力变化曲线差异越小,因此可根据压力以及周期变化判断泄漏量及泄漏位置。
董加新[3](2021)在《波追踪法计算泵站水锤的研究与应用》文中研究说明泵站工程普遍应用于跨流域调水、城市供水、农业灌溉领域,泵站运行中水力过渡过程频繁发生是泵站安全、输水管路稳定运行的主要威胁。开展水力过渡过程进行精确的模拟预测,并采取有效的防护措施来避免或最大程度的减小水锤带来的不利影响,对泵站工程安全应用具有重要意义。本文建立了波追踪法应用于泵站水锤计算的数学模型,分析了波追踪法和特征线法计算水锤的异同,并以现场实验数据验证了本文模型的准确性,主要成果如下:首先,以波追踪法为理论基础,建立了波追踪法在各种边界条件上的应用模型,推导了波追踪法求解水泵-管道系统水锤方程,将Suter算法与波追踪方程联立求解水泵边界条件,另外,通过断流空腔产生时腔内压强大小与水锤波需在连续介质传播的定律,推导出断流弥合水锤的方程。其次,采用波追踪法及特征线法分别计算无阀管路及存在断流弥合现象的泵站水锤,讨论了波追踪法和特征线法在理论、求解过程和计算精度上的异同。经计算得到的水泵过渡过程参数和断流弥合处参数的变化规律表明,两种算法的理论本质上是一致的,但波追踪法直接计算压力波(与初始值的水头差值);不考虑管道摩阻损失时,两者的计算结果完全一致;而考虑摩阻时,由于对摩阻项处理方法的差异,导致两者计算结果略有差异,两者相对差值小于0.3%,两种算法具有相同计算精度;计算断流弥合处的瞬变参数变化时,得到的最大值和最小值相同。对于复杂管路或管网系统,波追踪法可直接依据泵站管道的边界条件计算管道内的水力过渡过程,无需采用数值算法,计算效率相较于特征线法提高。最后,采用波追踪法对南乌牛二级泵站的事故停泵水锤、正常停泵水锤、启动水锤进行模拟计算,研究管路中的流量及压力变化情况。波追踪法计算各参数的变化趋势与实验结果一致,计算具有较高的精度,验证了本文计算模型的准确性,为波追踪法应用于泵站水锤计算奠定了基础。
梁欢[4](2020)在《基于准二维模型的粘弹性管道瞬变压力波动分析》文中认为有压管道在城市市政系统中扮演着重要的角色,近些年随着管道生产设备和生产工艺的改进,有压管道的材质越来越多样化,其中具有粘弹力学特性的塑料管道应用越来越普遍,然而,粘弹性管道的水力动态特性相对传统弹性管道更加复杂。因此,本文基于管道瞬变流理论对粘弹性管道瞬变流的压力波动和能量损耗问题进行研究,主要研究内容如下:首先,本文基于粘弹性管道的本构模型结合一维拟稳态摩阻模型、非稳态摩阻模型以及准二维模型,分别建立一维粘弹性管道瞬变流模型和准二维粘弹性管道瞬变流模型。并将三种不同摩阻模型的模拟结果与文献中获得的实验结果进行对比,分析不同模型的优劣性。结果发现,相比于粘弹性管道的一维瞬变流模型,准二维模型在压力峰值、谷值和压力波周期等方面与实验值的拟合程度较高,可比较准确的模拟粘弹性管道瞬变流的压力波动过程。其次,本文对粘弹性管道瞬变流模型中的管道蠕变参数和压力波波速进行校核。基于文献中提供的力学实验测得的蠕变函数,采用遗传算法对不同实验条件下模型中的蠕变参数的元件个数从1到5分别进行校核。同时采用三种不同管材的波速计算方法,对模型中的波速进行计算,再将拟确定的波速值和校核得到的蠕变参数代入准二维粘弹性管道瞬变流模型中,基于模拟结果与实验数据的对比结果,确定模型中的波速值。然后,将蠕变元件个数从1到5对应的蠕变参数值和波速值代入模型,分析不同蠕变参数条件下粘弹性管道准二维瞬变流模型模拟结果与实验数据的拟合程度,对比得出最优的模拟结果为该模型的蠕变元件个数为3时的结果。最后,结合管道流体压缩的能量表达式,建立一维和准二维粘弹性管道瞬变流模型的能量方程,并对不同流体温度和初始雷诺数情况下,管道延迟应变在总应变的占比规律,由管道本构特性所引起的能量变化,以及管道摩阻造成的能量损耗和压力的波动状况的影响规律。结果表明,随着流体温度的升高,由管道的粘弹性所引起的延迟应变在总应变中的占比增大;由管道本构特性所引起的能量变化与管道摩阻造成的能量变化功率相比,两者在数值上都增加,但前者在二者之和中所占的比值呈现上升的趋势;此外,瞬变流压力波每一周期内的峰值随流体温度升高而减小,波动频率也逐渐降低。随着管道内流体的雷诺数增加,除瞬变流压力波每一周期内的峰值有所提高外,延迟应变与总应变中的比值以及管道粘弹性所做的功与管道摩阻所做功的比值均无明显变化。最终认为管道的粘弹性在压力衰减中所发挥的作用随着流体温度升高而增加,但与稳态雷诺数的大小没有明显关系。
范家瑞,王玲花,胡建永[5](2020)在《管道充放水过程水气两相瞬变流研究综述》文中研究说明长距离输水系统在首次投运或运行检修时涉及复杂的充放水操作,事关输水系统的运行安全,是重要运行工况之一。综述了目前有压输水管道充放水流速、管道进排气、水气两相瞬变流数值计算方法、物理模型试验等主要方面的研究进展,认为输水管线布置、空气阀设置是确定充放水流速的主要影响因素,充放水复杂水气两相瞬变流过程流态多变,多采用一维数值模型开展模拟计算,三维数值模拟和物理模型试验成果较少,充放水流速方案确定、水气两相瞬变流三维数值模拟及其运动规律等方面还需进一步深入研究。
范家瑞[6](2020)在《有压输水管道充放水过程数值模拟与试验研究》文中认为随着社会的不断进步和经济的快速发展,水资源短缺与水环境恶化等问题在很多地区已经成为社会发展的制约因素。为了满足城市用水需求,解决水资源分布不均的问题,人们在水源与城市间建立了长距离输水工程。而对于水资源输配系统而言,水体中含气对输水系统运行是一个潜在威胁。在系统首次运行充水以及系统检修前后充放水等过程中,充放水流速过快会使管道内出现复杂的水气两相瞬变流动,压力、流量的剧烈波动将造成管道破坏,这是输水系统含气引起的一个重要的运行安全问题。本文以输水系统有压管道充放水作为实际背景,建立直角弯管充放水的三维几何模型。基于VOF方法采用标准k-ε湍流模型,利用Fluent软件对有压输水管道充、放水过程中水气两相流进行了多工况的数值模拟,得到充、放水过程中水相体积分数、水气两相流流型及水力参数变化情况,建立了有压管道充放水过程水相体积分数变化过程模型,并对各工况计算结果进行对比分析,研究充放水流速对管道水气两相流型以及水力参数变化的影响。最后,在相同边界条件下设计并进行了管道充放水物理模型试验,验证了数值模型计算结果的可靠性。研究结果有助于更好的了解直角弯管进行有压管道充放水过程中水气两相流的分布情况与流动状态,对制定相对安全高效的有压管道充放水流速方案具有一定参考意义。
胡弈超[7](2019)在《高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究》文中指出随着我国城镇化建设不断推进,配套建设了大量的长距离输水系统,作为城市基础设施重要组成部分,广大设计研究人员对输水系统的安全可靠性尤为关注。我国西部地区存在大量高扬程、多起伏输水系统,由于复杂的管道结构,其更易发生危害巨大的水锤事故。停泵水锤现象因其难以预测及水力过渡过程复杂,故其对水泵及输水系统的破坏较大。因此,有必要对高扬程、多起伏输水系统停泵水锤现象进行数值模拟计算,准确评估水锤风险程度,对水锤防护设备进行适用性优化研究,并对其水锤防护效果进行评价。论文基于弹性水锤的基本理论及其计算方法,通过HAMMER水锤分析软件对高扬程、多起伏输水系统停泵水锤现象及其适用的水锤防护方案进行数值模拟研究。首先,总结了国内外研究成果,阐释了水锤计算的基本理论及其计算方法,阐述了HAMMER水锤分析软件建模计算流程;其次,利用可拓工程方法中的“距与位值”计算方法构建了管道节点水锤风险评估模型,并结合典型工程实例对不同工况或同一工况不同水锤防护方案下的管道各节点正、负压水锤风险程度进行量化评估;然后,基于管道节点水锤风险评估模型对常用的水锤防护设备位置及参数设置进行优化研究;最后,利用可靠度理论及管道节点水锤风险评估模型构建了水锤防护效果评估模型,并结合典型工程实例对同一工况不同水锤防护方案下的管道节点和系统整体的水锤防护效果进行量化评估。主要得到以下结论:(1)基于可拓工程方法,构建了适用于高扬程、多起伏输水系统的管道节点正、负压水锤风险评估模型,通过典型工程实例验证,该模型可准确地将不同工况或同一工况不同水锤防护方案下的管道各节点的水锤风险程度量化,并划分管道节点的水锤风险状态及等级,从而提出一种评估比较高扬程、多起伏输水系统水锤风险的方法;(2)基于管道节点水锤风险评估模型,对空气阀组、单向调压塔、双向调压塔位置设置进行优化,从而提出了一种指导水锤防护设备位置设置的思路;(3)基于管道节点水锤风险评估模型,对缓闭式止回阀、单向调压塔参数的设置进行效果评价,可从降低节点水锤风险的角度上,精确地指导水锤防护设备参数值的比选;(4)在高扬程、多起伏输水系统中:缓闭式止回阀关阀程序的设定应充分考虑水泵机组转动惯量大小,在转动惯量较小时,采用一阶段关阀操作对输水系统停泵水锤的防护效果更明显,在转动惯量较大时,宜采用两阶段关阀操作,在水泵飞轮反转速度满足规范前提下,延长慢关时间可更有效地防护水锤;单向调压塔初始水位及补水管径参数设置时,需考虑既有足够的补水量及补水速度,又不会因过快、过多地向管内补充水量而引发严重的直接水锤现象或补充水量沿陡坡迅速倒流而造成泵端过大的水锤升压现象;(5)基于可靠度理论及管道节点水锤风险评估模型构建了适用于高扬程、多起伏输水系统的水锤防护效果评估模型,可准确地将管道节点及系统整体的正、负压水锤防护效果量化,从而提出一种评估比较高扬程、多起伏输水系统水锤防护方案的方法。
石存杰[8](2019)在《分支管对长距离输水主干管道的水锤防护影响研究》文中研究表明长距离输水管道工程中管线本身较复杂、构(建)筑物众多,其水锤防护成为保障管道安全运行的一项重要难题。长距离输水管道中常预留多个分水口以满足未来沿线用户的用水需求,考虑远期分水口向用户供水后即形成有压分支管,其水力瞬变过程对主干管道的水锤防护势必会产生一定的影响。所以,我们必须对这类分支管道系统进行详细的水锤计算分析,以保障主干管道的安全运行。本文分析了输水管道中两相流的流态特点及多分支管道相关的水力特性,并讨论了水锤基本微分方程,水锤波在管道分支处的传播与反射,特征线法水锤计算的基本原理,以及水池、阀门、分支点等特殊位置的边界控制方程。文章分析了各类水锤防护设备的优缺点及其相关的边界条件,给出了管路中的水锤计算程序流程图。论文以含有多个预留分水口的某水利枢纽输水管道工程为例,利用C++编程对管道中的水锤现象进行了多种工况下的仿真计算。结合工程案例详细分析了分支管以叠压方式、干管压力直供方式以及设置稳压池并在稳压池进水口安装新型阀门——喷孔对冲式高比例减压控流阀方式向分水区供水时对主干管道的水锤防护影响,并对相关供水方式下分支管数量不同及支干管径比不同时的输水管道进行了详细地水锤计算,研究其对主干管道水锤升压及防护的影响。经水锤计算结果发现,和无分支管时的主干管道水锤压力相比,分支管以叠压方式向分水区直接供水,支干管径比超过1/6时,分支管对主干管道的水锤影响较大,使其水锤升压在原有基础上有所增大;分支管为干管压力直供方式向分水区直接供水,支干管径比超过1/6时,分支管对主干管道的水锤影响较大,但支干管径比为1/61/4时,延长一定关阀时间可减小其影响,保证在原有水锤防护措施下主干管道的安全运行;而分支管采用设置稳压池并在稳压池进水口安装喷孔对冲式高比例减压控流阀方式向分水区供水,分支管的数量及管径大小对主干管道的水锤升压影响均较小,对主干管道系统进行水锤计算及其防护设计时可以忽略其影响,所以分支管采用此方式供水,能保障在原有水锤防护措施下主干管道的安全运行,为最安全的输水运行方式。本研究成果可为类似管道工程的水锤防护提供参考。
史爽[9](2018)在《大翻越管道油气混输波动压力特性及其控制研究》文中研究指明管道运输具有输送费用低、通过能力大、安全系数高等固有特性,在油气输送方面占据重要地位。大翻越管道是指管道与水平面倾角大于30°的管道,与常规管道相比,其持气率、气相滑脱速度与压力波速等参数均随着流体的运移发生明显变化,加之油气相界面间相互作用、气相漂移及黏度物性差异等因素的影响,使大翻越管道油气混输的研究难度更大。大翻越管道油气混输波动压力的计算与混输流体的运移规律、混输密度、压力波速密切相关,其研究除了准确定义边界条件外混输流体的持气率、压力变化及压力波速等参数也是关键。因此深入研究油气混输过程中流体运移规律、压力波速、波动压力特性,有助于为后续管道设计及油气混输研究奠定理论基础。首先建立多相流动模型、多相压力波速模型及多相波动压力水力学体系,针对模型研制相应的计算模块,得到多相流动参数(压力、温度、持气率等),获得管道中变化的波速,在多相流动参数及压力波速参数获取的基础上,最后开展多相波动压力求解,并借助实验手段验证模型正确性,提出相应波动压力控制手段,主要工作及研究结果如下:(1)多相运移规律研究:建立大翻越管道油气混输运移模型,分析大翻越管道油气混输过程中的气体溶解度特性、管道持气率、管道出口压力等参数对运移规律影响。(2)压力波速研究:在求解混输压力、持气率的基础上,通过对双流体模型求解过程的改进,提出了考虑虚拟质量力的两相压力波速模型,从而建立油气混输压力波速模型,并分析混输量、混输管道出口压力等参数对压力波速的影响。(3)波动压力研究:考虑管道中油气两相流的弹性、管道泊松比、管道内压力波速的变化等因素的影响,提出了油气混输波动压力模型,并借助有限差分等数学方法,建立多相波动压力模型,得到了阀门动作引发阀门本体以及沿程管道波动压力的变化规律。(4)计算软件编制:基于前面建立的油气混输运移模型、压力波速模型以及油气混输波动压力模型,研发了《大翻越管道油气混输流动规律及波动压力分析系统》软件。该软件可实现大翻越管道油气混输溶解度特性分析、混气量和油水混合比对持气率的影响分析、压力与温度等对压力波速的影响分析,以及油气混输、混气量、阀门关闭时间等因素对油气混输波动压力的影响分析。(5)实验验证:在西南石油大学三期多相流实验场,开展了油气混输波动压力的相关实验研究,揭示了阀门调节过程中油气混输流动的真实规律。研究表明,多相波动压力同油相波动压力相比,气相的混入量对波动压力影响较显着,这不仅与气相对管壁的摩阻有关,更与气体对波动压力传输过程中的能量耗散有关;在混输过程中,阀门动作产生的波动压力不可忽略,在第一个周期内,最大波动压力出现在阀门处。(6)控制方法研究:从控制波动压力的角度,提出三种控制波动压力的新方法,分别为建立限压条件下阀门动作路径模型、通过双阀门串联降低波动压力和采用设计的一种双连体装置减小波动压力。
郭永鑫,张弢,徐金鹏,毕然[10](2018)在《空气阀气液两相动态特性研究综述》文中研究表明空气阀用于解决管道输配水工程中存气、补气问题,并预防断流弥合水锤的重要辅助设备。空气阀的进/排气过程是一个复杂的气液两相瞬变过程,其动态特性参数(包括进/排气流量系数、阀室内剩余气体体积、阀门关闭时长、阀门启闭时间等)直接影响系统的水锤防护效果。通过对空气阀动态特性相关的选型和布置、模型试验和数值模拟等方面的研究成果进行回顾综述,指出当前研究对空气阀动态特性参数的响应机理和临界阈值尚不明确,有必要在大比尺系统试验分析的基础上,明确空气阀结构特性及动态参数对两相瞬变过程的响应机理,完善现有的数学模型,进而给出空气阀设计、检测、选型、优化布置等的理论依据。
二、有压输水管道系统气液两相瞬变流研究综述(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、有压输水管道系统气液两相瞬变流研究综述(论文提纲范文)
(1)压力管道排气阀防阻塞系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 关于排气阀的研究现状 |
1.2.2 关于反冲洗过滤装置的研究现状 |
1.2.3 压力输水管道瞬变流研究现状 |
1.2.4 压力输水管道瞬变流计算方法的研究现状 |
1.3 问题提出 |
1.4 研究内容 |
2 研究区域概况及研究方法 |
2.1 引调水工程 |
2.1.1 引黄济青工程 |
2.1.2 引黄调水工程 |
2.2 工程地质及水文水质 |
2.2.1 明渠段工程地质 |
2.2.2 暗渠段与压力管道段工程地质 |
2.2.3 水文水质 |
2.2.4 排气阀堵塞成因 |
2.3 气液两相流研究方法 |
2.3.1 气液两相流瞬变流基本理论概述 |
2.3.2 水平管道气液两相流流型 |
2.3.3 气液两相流计算模型 |
2.4 解决问题 |
2.5 本章小结 |
3 基于Fluent的压力管道内部流场数值模拟 |
3.1 气液两相流直管道数值模拟 |
3.1.1 模型建立 |
3.1.2 网格划分 |
3.1.3 边界条件及参数设置 |
3.1.4 计算数值方法 |
3.1.5 计算结果分析 |
3.2 气液两相流T型管道数值模拟 |
3.2.1 模型建立 |
3.2.2 网格划分 |
3.2.3 边界条件及参数设置 |
3.2.4 计算数值方法 |
3.2.5 计算结果分析 |
3.3 比尺模型数值模拟 |
3.3.1 模型设计比尺 |
3.3.2 直管道比尺模型 |
3.3.3 计算结果分析 |
3.3.4 T型管道比尺模型 |
3.3.5 计算结果分析 |
3.4 直管道与T型管道压力对比分析 |
3.5 本章小结 |
4 压力管道排气阀反冲洗过滤装置研究 |
4.1 反冲洗过滤过程机理分析 |
4.1.1 反冲洗过滤原理分析 |
4.1.2 过滤公式 |
4.2 反冲洗过滤器结构设计 |
4.2.1 压力管道进出口管径 |
4.2.2 筒体设计 |
4.2.3 反冲洗过滤网型与尺寸 |
4.3 基于ANSYS的压力管道反冲洗装置流场模拟 |
4.3.1 数值模型公式 |
4.3.2 反冲洗过滤装置数值模拟 |
4.3.3 计算结果分析 |
4.4 本章小结 |
5 压力管道系统物理模型试验 |
5.1 试验装置 |
5.2 试验数据测量方法 |
5.2.1 压力测量 |
5.2.2 流量测量 |
5.2.3 数据采集系统 |
5.2.4 图像采集 |
5.3 压力管道充水试验 |
5.3.1 压力管道充水方案 |
5.3.2 压力直管道充水过程试验结果 |
5.3.3 压力T型管道充水过程试验结果 |
5.4 数值模拟与试验结果对比分析 |
5.4.1 管道充水过程两相流流型对比 |
5.4.2 管道充水过程压力对比 |
5.5 反冲洗过滤装置试验 |
5.5.1 试验材料与装置 |
5.5.2 试验结果 |
5.6 本章小结 |
6 结论及展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
在学期间发表的学术论文及其他成果 |
在学期间参加的专业实践及工程项目研究工作 |
致谢 |
(2)输水管道中含气水流瞬变特性试验研究及数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 瞬变流概述及研究方法 |
1.2.1 瞬变流概念及特点 |
1.2.2 瞬变流研究方法 |
1.3 国内外研究进展与现状 |
1.3.1 国内研究进展与现状 |
1.3.2 国外研究进展与现状 |
1.4 水锤形成的原因及预防措施 |
1.4.1 水锤的成因 |
1.4.2 水锤的危害 |
1.4.3 水锤的防护措施 |
1.5 本文主要研究内容及技术路线 |
2 含气输水管道瞬变流特性试验研究 |
2.1 试验原理 |
2.2 试验系统及装置 |
2.2.1 空气罐结构型式 |
2.2.2 空气罐布置方案 |
2.2.3 空气罐工作原理 |
2.3 数据采集系统 |
2.4 工况设计 |
2.5 试验流程及注意事项 |
2.5.1 试验流程 |
2.5.2 注意事项 |
2.6 本章小结 |
3 试验结果与分析 |
3.1 泄漏水击试验 |
3.1.1 不同因素对管道瞬变流动规律的影响 |
3.1.2 不同因素对泄漏量的影响 |
3.2 无泄漏水击试验 |
3.2.1 初始流量对管道瞬变流动规律的影响 |
3.2.2 初始含气率对管道瞬变流动规律的影响 |
3.3 本章小结 |
4 含气水流瞬变流模型及计算方法 |
4.1 引言 |
4.2 含气输水管道瞬变流数学模型 |
4.2.1 水流的连续性方程 |
4.2.2 瞬变流波速 |
4.2.3 水流的运动方程 |
4.2.4 非恒定摩阻模型 |
4.3 含气瞬变流模型计算方法及边界条件 |
4.3.1 特征线法 |
4.3.2 边界条件 |
4.4 计算流程图 |
4.5 本章小结 |
5 含气输水管道瞬变流计算结果 |
5.1 模型验证 |
5.2 含气输水管道瞬变流影响因素 |
5.2.1 初始流量的影响 |
5.2.2 含气率的影响 |
5.2.3 泄漏位置的影响 |
5.2.4 泄漏量的影响 |
5.2.5 空气罐位置的影响 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(3)波追踪法计算泵站水锤的研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 基本理论的研究现状 |
1.2.2 水锤的计算方法 |
1.2.3 水锤的防护进展 |
1.2.4 断流弥合水锤的研究进展 |
1.3 现阶段计算方法存在的不足 |
1.4 研究内容 |
1.5 技术路线图 |
第二章 波追踪法的基本理论模型 |
2.1 泵站水锤 |
2.1.1 泵站水锤的分类 |
2.1.2 水击的传播过程 |
2.2 水锤的基本原理 |
2.2.1 运动方程 |
2.2.2 连续性方程 |
2.2.3 波追踪方程 |
2.3 边界条件 |
2.3.1 波守恒定律 |
2.3.2 水库处 |
2.3.3 串联管道变径处 |
2.3.4 管道死堵头处 |
2.3.5 T-型管道处(A_2=A_1+A_3) |
2.3.6 枝状管网连接点处 |
2.3.7 水泵处的边界条件 |
2.3.8 断流弥合水锤处的边界处理 |
2.3.9 下游阀门处的边界条件 |
2.4 小结 |
第三章 波追踪法与特征线法对比分析 |
3.1 无阀管路停泵水锤计算 |
3.1.1 计算结果分析 |
3.1.2 波追踪法和特征线法的理论分析 |
3.2 存在断流弥合的停泵水锤计算 |
3.3 小结 |
第四章 波追踪法计算泵站水锤的实验验证及分析 |
4.1 南乌牛二级泵站概况 |
4.1.1 基本参数 |
4.1.2 计算确定的参数 |
4.2 正常关泵水锤计算 |
4.3 事故停泵水锤计算 |
4.4 淹没管道启动水锤计算 |
4.5 空管启动水锤计算 |
4.5.1 计算模型 |
4.5.2 空管启动水锤计算 |
4.6 现场实验 |
4.6.1 实验过程及结果分析 |
4.6.2 理论计算及试验结果分析 |
4.7 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
(4)基于准二维模型的粘弹性管道瞬变压力波动分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的来源 |
1.2 课题研究的背景和意义 |
1.3 研究现状及分析 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.3.3 国内外文献综述 |
1.4 主要研究内容 |
第2章 粘弹性管道瞬变流模型 |
2.1 粘弹性管道力学模型 |
2.2 一维粘弹性管道瞬变流模型 |
2.2.1 一维管道瞬变流的基本方程 |
2.2.2 一维管道稳态摩阻模型求解 |
2.2.3 一维管道非稳态摩阻模型求解 |
2.3 准二维粘弹性管道瞬变流模型 |
2.3.1 二维管道瞬变流的基本方程 |
2.3.2 准二维模型求解 |
2.4 案例分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 粘弹性管道瞬变流模型的参数校核 |
3.1 蠕变参数校核 |
3.1.1 实验数据来源 |
3.1.2 蠕变参数校核 |
3.2 粘弹性管道准二维瞬变流模型校核 |
3.2.1 波速校核 |
3.2.2 蠕变元件个数校核 |
3.3 瞬变流模型比较 |
3.4 本章小结 |
第4章 粘弹性管道瞬变流特性 |
4.1 粘弹性管道瞬变流的能量方程 |
4.2 粘弹性管道瞬变流随温度变化规律 |
4.2.1 管道瞬变流应变分析 |
4.2.2 管道瞬变流能量分析 |
4.2.3 管道瞬变流压力分析 |
4.3 粘弹性管道瞬变流随雷诺数变化规律 |
4.3.1 管道瞬变流应变分析 |
4.3.2 管道瞬变流能量分析 |
4.3.3 管道瞬变流压力分析 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(5)管道充放水过程水气两相瞬变流研究综述(论文提纲范文)
0 引 言 |
1 管道充放水流速研究 |
2 管道进排气研究 |
3 充放水过程数值计算方法研究 |
4 充放水物理模型试验研究 |
5 结 论 |
(6)有压输水管道充放水过程数值模拟与试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外对有压管道充放水过程的研究现状分析 |
1.2.1 管道充放水流速研究 |
1.2.2 管道进排气研究 |
1.2.3 充放水过程数值计算方法研究 |
1.2.4 充放水物理模型试验研究 |
1.3 本文研究的主要内容与技术路线 |
2 有压输水管道水气两相流基本理论 |
2.1 有压管道水气两相流流型 |
2.1.1 水平管道水气两相流流型 |
2.1.2 垂直管道水气两相流流型 |
2.2 水气两相流模型 |
2.2.1 Mixture模型 |
2.2.2 Eulerian模型 |
2.2.3 VOF模型 |
2.3 流体力学方程 |
2.4 本章小结 |
3 有压管道充放水数值模拟方法研究 |
3.1 CFD软件介绍 |
3.2 CFD三维模型建立及网格划分 |
3.2.1 CFD三维模型 |
3.2.2 模型网格划分 |
3.3 模型边界条件及参数设置 |
3.4 数值计算方法 |
3.5 网格无关解验证 |
3.6 管道充水过程计算结果分析 |
3.6.1 管道充水过程流动状况 |
3.6.2 充水过程模型 |
3.6.3 水气两相流型变化 |
3.6.4 流场分析 |
3.6.5 压力变化分析 |
3.7 管道放水过程计算结果分析 |
3.7.1 管道放水过程流动状况 |
3.7.2 放水过程模型 |
3.7.3 水气两相流型变化 |
3.7.4 流场分析 |
3.7.5 压力变化分析 |
3.8 本章小结 |
4 有压管道充放水物理模型试验方法研究 |
4.1 试验模型介绍 |
4.1.1 供水模块 |
4.1.2 气体输送模块 |
4.1.3 两相流观察模型 |
4.2 数据测量方法 |
4.2.1 压力测量 |
4.2.2 流量测量 |
4.2.3 图像采集 |
4.3 试验方案 |
4.3.1 充水方案 |
4.3.2 放水方案 |
4.4 管道充水过程试验结果 |
4.4.1 管道内流型变化 |
4.4.2 管道内压力变化 |
4.5 管道放水过程试验结果 |
4.5.1 管道内流型变化 |
4.5.2 管道内压力变化 |
4.6 试验结果与数值模拟结果对比分析 |
4.6.1 管道充放水过程两相流流型对比 |
4.6.2 管道充放水过程压力对比 |
4.7 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目情况 |
致谢 |
参考文献 |
(7)高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 水锤现象概述 |
1.2.1 水锤的定义 |
1.2.2 水锤的成因 |
1.2.3 水锤的分类 |
1.2.4 水锤的影响危害 |
1.3 HAMMER水锤分析软件 |
1.3.1 软件功能概述 |
1.3.2 软件建模计算流程 |
1.4 研究的目的与意义 |
1.5 国内外研究进展 |
1.5.1 水锤基本理论研究现状 |
1.5.2 水锤计算方法研究现状 |
1.5.3 水锤防护技术研究现状 |
1.5.4 数值模拟与实验研究现状 |
1.6 研究内容及方法 |
2 水锤基本理论与计算方法 |
2.1 刚性水锤理论 |
2.2 弹性水锤理论 |
2.3 水锤数学模型 |
2.3.1 一维非恒定流的基本方程组 |
2.3.2 水锤基本微分方程组 |
2.4 水锤的计算方法 |
2.4.1 解析法 |
2.4.2 图解法 |
2.4.3 差分法 |
2.4.4 特征线法 |
2.5 边界条件 |
2.5.1 上游水库 |
2.5.2 流量调节阀 |
2.5.3 串联管道的连接点 |
2.5.4 下游为盲端 |
2.5.5 空气阀 |
2.5.6 两阶段关闭可控蝶阀 |
2.5.7 下游水池 |
2.5.8 调压塔 |
2.5.9 上游离心泵 |
2.6 本章小结 |
3 高扬程、多起伏输水管道节点水锤风险评估 |
3.1 风险评估模型 |
3.1.1 风险评估指标 |
3.1.2 数据区间 |
3.1.3 关联函数 |
3.2 节点水锤风险评估 |
3.2.1 工程概况 |
3.2.2 工程建模 |
3.2.3 稳态水力计算 |
3.2.4 无防护停泵水锤计算 |
3.2.5 节点正压水锤风险评估 |
3.2.6 节点负压水锤风险评估 |
3.3 本章小结 |
4 高扬程、多起伏输水管道水锤防护设备优化研究 |
4.1 缓闭式止回阀关阀程序优化 |
4.2 空气阀位置设置优化 |
4.2.1 管道中的气囊的形成与运动特点 |
4.2.2 空气阀的工作原理与类型 |
4.2.3 传统的空气阀设置方法 |
4.2.4 基于节点水锤风险评估模型的空气阀位置设置优化 |
4.3 调压塔参数与设置位置优化 |
4.3.1 调压塔的工作原理与类型 |
4.3.2 基于节点水锤风险评估模型的单向调压塔位置设置优化 |
4.3.3 单向调压塔参数优化 |
4.3.4 基于节点水锤风险评估模型的双向调压塔位置设置优化 |
4.4 本章小结 |
5 高扬程、多起伏输水管道水锤防护效果评估 |
5.1 水锤防护效果评估模型 |
5.1.1 有效性评估指标 |
5.1.2 节点水锤防护效果评估模型 |
5.1.3 权重系数 |
5.1.4 管道水锤防护效果评估模型 |
5.2 水锤防护效果评估 |
5.2.1 无防护措施 |
5.2.2 缓闭式止回阀与空气阀组联用方案 |
5.2.3 缓闭式止回阀与单向调压塔联用方案 |
5.2.4 缓闭式止回阀与双向调压塔联用方案 |
5.2.5 缓闭式止回阀、空气阀组与单向调压塔联用方案 |
5.3 本章小结 |
6 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
参考文献 |
附录 |
A 作者在攻读学位期间发表的论文 |
B 学位论文数据集 |
致谢 |
(8)分支管对长距离输水主干管道的水锤防护影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究目的及意义 |
1.2 水锤基本理论 |
1.2.1 水锤基本概念及形成原因 |
1.2.2 水锤分类 |
1.3 国内外水锤的研究历史与现状 |
1.3.1 国外研究历史与进展 |
1.3.2 国内研究历史与进展 |
1.4 论文研究的主要内容 |
1.5 论文的技术研究路线 |
第二章 长距离输水管道水锤计算理论与仿真数学模型 |
2.1 长距离多分支管输水管道系统的特点 |
2.1.1 输水管道中气、液两相流的流态 |
2.1.2 含分支管输水系统的水力特点 |
2.2 水锤波速的计算研究 |
2.3 水锤基本微分方程式 |
2.4 特征线计算方法的基本原理 |
2.4.1 特征线微分方程的推导 |
2.4.2 有限差分方程的求解 |
2.5 本章小结 |
第三章 现代水锤防护技术及相关边界条件分析 |
3.1 长距离输水管道常见的边界条件 |
3.1.1 首端水池的边界条件 |
3.1.2 变径点的的边界条件 |
3.1.3 管路中离心泵边界条件 |
3.1.4 管道中阀门处边界条件 |
3.2 管道分支处的边界条件 |
3.3 水锤防护装置及边界条件 |
3.3.1 注水或注气稳压型 |
3.3.2 泄水降压型 |
3.3.3 调流稳压型 |
3.3.4 其他类型 |
3.4 程序计算框图 |
3.5 本章小结 |
第四章 长距离输水管道系统有无分支管时的水锤分析 |
4.1 工程概况 |
4.2 无分支管时的输水管道水力过渡过程分析 |
4.2.1 只装普通排气阀的非稳定流计算 |
4.2.2 装普通排气阀和桩号15+450、34+050 处装调压塔的非稳定流计算 |
4.3 分支管采取叠压供水方式时对主干管道的水锤影响分析 |
4.3.1 分支管接通数量不同时的非稳定流计算分析 |
4.3.2 支干管径比不同时的非稳定流计算分析 |
4.3.3 对比分析 |
4.4 分支管采取干管压力直供方式时对主干管道的水锤影响分析 |
4.4.1 分支管接通数量不同时的非稳定流计算分析 |
4.4.2 支干管径比不同时的非稳定流计算分析 |
4.4.3 对比分析 |
4.5 分支管设置稳压池供水时对主干管道的水锤影响分析 |
4.5.1 分支管接通数量不同时的非稳定流计算分析 |
4.5.2 支干管径比不同时的非稳定流计算分析 |
4.5.3 对比分析 |
4.6 本章小结 |
结论与建议 |
结论 |
建议 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(9)大翻越管道油气混输波动压力特性及其控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究的目的及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 多相流研究 |
1.3.2 倾斜管流动特性研究 |
1.3.3 压力波速研究 |
1.3.4 波动压力研究 |
1.3.5 波动压力控制研究 |
1.4 主要研究内容及关键技术 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术关键 |
1.5 研究技术路线 |
1.6 论文结构及逻辑关系 |
1.7 创新点 |
第2章 大翻越管道油气混输水力学模型 |
2.1 大翻越管道特点 |
2.2 混输运移模型建立及求解 |
2.2.1 混输运移模型 |
2.2.2 混输流型转换及辅助模型 |
2.2.3 混输运移模型求解 |
2.3 混输压力波速与响应模型建立及求解 |
2.3.1 双流体压力波速模型 |
2.3.2 考虑虚拟质量力的新压力波速模型 |
2.3.3 混输压力波速及响应模型求解 |
2.4 混输波动压力模型建立及求解 |
2.4.1 混输波动压力模型 |
2.4.2 混输波动压力模型求解 |
2.5 串联阀门波动压力模型建立 |
2.6 小结 |
第3章 大翻越管道波动压力分析系统开发 |
3.1 系统开发平台与数据库 |
3.1.1 开放平台 |
3.1.2 数据库 |
3.2 系统功能与程序设计思路 |
3.2.1 功能模块 |
3.2.2 程序设计思路 |
3.3 系统逻辑架构设计 |
3.3.1 逻辑架构设计 |
3.3.2 系统非功能性需求分析 |
3.3.3 数据库交互层设计 |
3.3.4 系统物理架构设计 |
3.4 软件主界面介绍 |
3.4.1 登录界面 |
3.4.2 软件主界面 |
3.4.3 混输流动规律分析界面 |
3.4.4 混输压力波速分析界面 |
3.4.5 混输波动压力分析界面 |
3.4.6 阀门受波动压力分析界面 |
3.5 小结 |
第4章 大翻越管道油气混输流动特性分析 |
4.1 大翻越管道实例 |
4.2 倾角对持气率影响 |
4.3 出口压力对管道持气率影响 |
4.4 气体溶解度对持气率影响 |
4.5 混输量对管道压力降影响 |
4.6 倾角对流体运移速度影响 |
4.7 小结 |
第5章 大翻越管道油气混输压力波速特性分析 |
5.1 压力波速模型回顾 |
5.2 双流体模型压力波速分析 |
5.2.1 泡状流及弹状流持气率对压力波速的影响 |
5.2.2 虚拟质量力对压力波速的影响 |
5.2.3 扰动频率对压力波速的影响 |
5.2.4 运行压力及温度对压力波速的影响 |
5.3 改进的压力波速模型应用 |
5.4 翻越管道压力波速影响因素分析 |
5.4.1 管道倾斜角度对压力波速影响 |
5.4.2 出口压力对压力波速影响 |
5.4.3 持气率对压力波速的影响 |
5.4.4 混输量对压力波速及压力响应时间影响 |
5.5 小结 |
第6章 大翻越管道油气混输波动压力特性分析 |
6.1 波动压力模型分析 |
6.2 阀门特性参数分析 |
6.3 管道受波动压力影响分析 |
6.3.1 单相/油气混输对波动压力的影响 |
6.3.2 混输量对波动压力的影响 |
6.3.3 油相流量对波动压力的影响 |
6.3.4 管道长度对波动压力的影响 |
6.3.5 阀门关闭时间对波动压力的影响 |
6.4 小结 |
第7章 大翻越管道波动压力实验及控制 |
7.1 波动压力模拟实验 |
7.1.1 实验平台与方法 |
7.1.2 误差分析 |
7.1.3 结果分析 |
7.2 混输波动压力控制 |
7.2.1 关阀控制 |
7.2.2 串联阀门控制 |
7.2.3 双连体装置控制 |
7.3 小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 对未来工作的展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
附录一: 大翻越管道油气混输水力学模型计算数据表 |
附录二: 《大翻越管道油气混输流动规律及波动压力分析系统》程序代码 |
附录2.1 多相压力波速部分代码 |
附录2.2 多相波动压力部分代码 |
(10)空气阀气液两相动态特性研究综述(论文提纲范文)
1 空气阀的选型和布置 |
1.1 空气阀的选型 |
1.2 空气阀的布置 |
1.3 小结 |
2 空气阀气液两相动态特性的试验研究 |
2.1 空气阀的水锤防护性能 |
2.2 空气阀孔口尺寸对排气二次瞬变压力的影响 |
2.3 空气阀动态参数的响应特性 |
2.4 小结 |
3 空气阀的数值模拟 |
3.1 国外研究进展 |
3.2 国内研究进展 |
3.3 小结 |
4 结论和展望 |
四、有压输水管道系统气液两相瞬变流研究综述(论文参考文献)
- [1]压力管道排气阀防阻塞系统研究[D]. 毕莹. 长春工程学院, 2021
- [2]输水管道中含气水流瞬变特性试验研究及数值模拟[D]. 吴峰. 西安理工大学, 2021
- [3]波追踪法计算泵站水锤的研究与应用[D]. 董加新. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [4]基于准二维模型的粘弹性管道瞬变压力波动分析[D]. 梁欢. 哈尔滨工业大学, 2020
- [5]管道充放水过程水气两相瞬变流研究综述[J]. 范家瑞,王玲花,胡建永. 浙江水利水电学院学报, 2020(02)
- [6]有压输水管道充放水过程数值模拟与试验研究[D]. 范家瑞. 华北水利水电大学, 2020(01)
- [7]高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究[D]. 胡弈超. 重庆大学, 2019(01)
- [8]分支管对长距离输水主干管道的水锤防护影响研究[D]. 石存杰. 长安大学, 2019(01)
- [9]大翻越管道油气混输波动压力特性及其控制研究[D]. 史爽. 西南石油大学, 2018(06)
- [10]空气阀气液两相动态特性研究综述[J]. 郭永鑫,张弢,徐金鹏,毕然. 南水北调与水利科技, 2018(06)