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1、管网水力过渡过程数值模拟及水锤防护策略(李良庚) #TRS_AUTOADD_1229304186828{MARGIN-TOP:0px;FONT-SIZE:12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-FAMILY:宋体}#TRS_AUTOADD_1229304186828P{MARGIN-TOP:0px;FONT-SIZE:12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-FAMILY:宋体}#TRS_AUTOADD_1229304186828TD{MARGIN
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5、力过渡过程是管网运行维护管理中常见的现象,若不予以重视,一旦发生管网水锤,会导致不必要的经济损失甚或人身危害,本文结合实例论述了管网水力过渡过程的数值模拟,并研究了管网水锤防护策略的制定。
关键词:管网水力过渡过程数值模拟水锤防护策略
一、引言
管网系供排水工程管道系统结构,主要可分为树状和环状两种形式。随着系统需求的不断增大,管道系统越来越复杂,分支繁琐,附件众多。由于管道系统靠泵传输动力,阀控制管路流量,不规范地启停泵、阀或发生管路堵塞或泄漏等事件,管网进入水力过渡过程,由于管网组构的复杂性,过大的管内水压得不到及时释放或者过低的
6、管内水压形成的汽泡不能及时消解,极易发生正压水锤或负压水锤事故,正压水锤会使管网剧烈振动,降低管道寿命,严重时会使管网瘫痪,危及系统安全,负压水锤则会产生液柱分离现象,导致管道被压扁或失稳,同时,大量汽泡堵塞管道,会导致过流不畅,严重影响供排水,而一旦汽泡溃灭,将形成溃灭水锤,引发正压水锤效应。因此,如何采用合适的水锤计算方法数值模拟管网水力过渡过程,以制定相应的水锤防护策略,将水锤危害降到最低,对确保管网供排水安全显得尤为必要和重要。
二、管网水力过渡过程的数值模拟
1.管网水锤计算方法的选定
所有的管网水力过渡过程的数值模拟方式都是从
7、基本方程(运动方程和连续性方程,偏微分形式,本文不列出)入手,然后加上不同的限制性假设,从而得到不同的水锤计算方法,如算术法、图解法、特征线法、隐式法、代数法等。算术法是最早使用的计算方法,在理论推导中忽略了摩阻影响,基于阿列维联锁方程,只可求解简单的边界条件,计算精度很低;之后施奈德和波格龙结合工程实践,各自提出了图解法,该法基于水锤共轭方程,在理论推导上也忽略了摩擦力,但想办法予以了修正,由于该法概念清晰,灵活易懂,计算上也有一定的精度,因此在1931~1962年非常盛行,但该法同算术法一样,只适于解算简单回路;1962年以后,由于电子计
8、算机的普及,便于电算的特征线法和隐式法逐渐取代了图解法,两者都应用了有限差分法,但前者时步长注重了库朗条件限制影响,管道分段长度必须大致相等以减少内插误差,因此计算