管道水力瞬變

分析水力瞬變問題時，須考慮管道邊界條件，如水庫、管道分叉、閥門、調(diào)壓室(包括氣墊式)、水泵或水輪機特性(一般由模型轉(zhuǎn)輪試驗特性曲線確定)、機組轉(zhuǎn)動慣量(GD2)以及調(diào)速器特性等的影響。

由于管道中液體流量變化引起的壓力增減現(xiàn)象，即管道非恒定流(unsteady flow in pipe)。習慣上也稱為水擊、水錘(water hammer)。

引起管道水力瞬變的主要原因是：

1. 閥門發(fā)生偶然的或是預(yù)定的變化;

2. 泵或水輪機的啟動和停止;

3. 水輪機輸出功率的變化;

4. 上游水庫或水池水位的改變;

5. 水庫上的波浪;

6. 水輪機調(diào)速器的振蕩;

7. 泵或水輪機中葉輪或?qū)~的振動;

8. 可變形的一些附件(如閘門)的振動;

9. 旋渦引起的引水管或水輪機尾水管的不穩(wěn)定。

控制水力瞬變的常用方法是：

1. 合理選擇控制閥門，包括水輪機導(dǎo)葉和水泵逆止閥的啟閉規(guī)律;

2. 在水電站管道上設(shè)置普通調(diào)壓室或氣墊式調(diào)壓室;

3. 在泵站管道上設(shè)置單向調(diào)壓室和蓄能器(空氣罐);

4. 采用減壓閥;

5. 設(shè)置空氣閥或真空破壞閥防止液體汽化;

6. 增大管徑;

7. 增大機組轉(zhuǎn)動慣量等。

這些方法可以單獨使用，也可以同時采用幾種方法，需通過多種方案的技術(shù)經(jīng)濟比較確定。 2100433B

本書在總結(jié)國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，從生產(chǎn)實際中所涉及的瞬變流問題出發(fā)，結(jié)合作者多年的研究成果，著重講述瞬變流的基本理論及其工程應(yīng)用。主要內(nèi)容包括瞬變流基本理論、泵及泵站分析、液柱分離和彌合水擊、彌合水擊數(shù)學模型及數(shù)值解法、管網(wǎng)系統(tǒng)分析、瞬變流在堵塞檢測中的應(yīng)用、瞬變流在泄漏檢測中的應(yīng)用、長距離輸油管道的水力瞬變分析。

本書可供流體力學、油氣儲運工程等相關(guān)專業(yè)的本科、碩士、博士研究生學習使用，也可供從事液體管道瞬變流工作的科研、教學、設(shè)計人員參考。

第一章　緒論

第一節(jié)　研究的目的及意義

第二節(jié)　研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)

第二章　瞬變流基本理論

第一節(jié)　瞬變流分析基本方程

第二節(jié)　瞬變流方程的數(shù)值解法

第三節(jié)　邊界條件的建立和求解

第三章　泵及泵站分析

第一節(jié)　離心泵及其特性

第二節(jié)　泵站分析

第三節(jié)　泵站的運行控制

第四節(jié)　泵站的水力瞬變

第四章　液柱分離和彌合水錘

第一節(jié)　氣體釋放

第二節(jié)　液柱分離和斷流空腔

第三節(jié)　斷流空腔與彌合水錘升壓的關(guān)系

第四節(jié)　完全斷流型空腔彌合水錘的形成過程分析

第五節(jié)　斷流空腔彌合水錘的防護措施

第六節(jié)　小結(jié)

第五章　斷流空腔彌合水錘數(shù)學模型及數(shù)值解法

第一節(jié)　斷流空腔彌合水錘數(shù)學模型

第二節(jié)　斷流空腔彌合水錘的數(shù)值模擬

第三節(jié)　斷流空腔彌合水錘工程實例分析

第六章　管網(wǎng)系統(tǒng)分析

第一節(jié)　管網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)流動分析

第二節(jié)　管網(wǎng)的瞬態(tài)流動分析

第七章　瞬變流在管道堵塞檢測中的應(yīng)用

第一節(jié)　基于瞬態(tài)壓力信號分析的堵塞檢測

第二節(jié)　基于小波變換的信號分析方法

第三節(jié)　基于小波變換的堵塞點識別技術(shù)

第四節(jié)　應(yīng)用實例分析

第八章　瞬變流在泄漏檢測中的應(yīng)用

第一節(jié)　基于瞬態(tài)模型的泄漏檢測方法

第二節(jié)　基于瞬態(tài)負壓波的泄漏檢測方法

第九章　長距離輸油管道水力瞬變分析

第一節(jié)　水力瞬變分析軟件介紹

第二節(jié)　基于SPS的原油管道停輸再啟動分析

第三節(jié)　基于TLNET的原油管道泄漏量分析

參考文獻

前言

緒言

第1章水力機械的基本知識及其過渡過程概念

1.1水力機械的工作特點及其相似性

1.2水輪機的單位參數(shù)

1.3泵參數(shù)之間關(guān)系

1.4水力機械的比轉(zhuǎn)速

1.5水力機械的特性曲線

1.6水力機械工作環(huán)境及其過渡過程的種類

1.7水利水電工程過渡過程數(shù)字仿真的意義

參考文獻

第2章管道瞬變流

2.1瞬變流計算用基本方程

2.2管道瞬變流特征線法

2.3傳遞函數(shù)形式的壓力管道數(shù)字模型

參考文獻

第3章復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)組成及其邊界條件

3.1引水系統(tǒng)的組成

3.2基本邊界條件

3.3多管系統(tǒng)中的補充邊界條件

3.4變特性串聯(lián)管系的近似方法

參考文獻

第4章系統(tǒng)調(diào)壓元件的瞬變模型

4.1調(diào)壓室的功用及設(shè)置調(diào)壓室的原則

4.2調(diào)壓室的水位波動及對調(diào)壓室的基本要求

4.3調(diào)壓室的基本布置方式及其類型

4.4調(diào)壓室動態(tài)數(shù)學模式

4.5氣墊式調(diào)壓室

4.6進氣閥對水錘的防護模型

參考文獻

第5章明流、明流管道流的聯(lián)合計算及明滿交替流計算

5.1明渠流基本方程

5.2明渠流特征線顯式格式

5.3普賴斯曼有限差分格式

5.4明渠流與管道流聯(lián)合計算模型

5.5明滿交替流動的數(shù)值解法

5.6明滿流特征隱式格式法矩陣方程自生成系統(tǒng)

5.7明滿交替流計算模式的試驗驗證

5.8工程應(yīng)用實例及尾水洞洞型優(yōu)化

參考文獻

第6章葉片式水力機械邊界模型

……

第7章水力機械的調(diào)節(jié)方式及導(dǎo)葉和槳葉的運動方程

第8章線性系統(tǒng)小波動狀態(tài)空間法數(shù)字仿真

第9章計算機控制系統(tǒng)—離散連續(xù)系統(tǒng)的仿真計算

第10章大波動過渡過程的優(yōu)化和計算

第11章水輪發(fā)電機組導(dǎo)葉最優(yōu)控制

第12章雙重調(diào)節(jié)機瞬變過程的數(shù)字仿真

第13章自適應(yīng)建模與程序通用化

第14章各類水力機械裝置系統(tǒng)動態(tài)仿真范圍、極值工況及仿真計算的參考標準2100433B