管道泄漏的检测一直是管道运行过程中一个比较困难的方面,随着技术手段的不断发展与更新,不断有新的方法被提出和应用,旧的方法得到完善和改进。在传统的瞬变流研究中常采用特征线法等一维计算方式来进行管道压力的求解,此类方法无法细致描述流场内各点的物理变化,同时也忽略了管道管壁与工质之间的流固耦合效应,导致瞬变法在长输管道泄漏定位中受到制约。本文的主要研究重点在于采用三维数值仿真的方式求解管道内瞬变过程,细致的分析流场及流动特征,同时也对管道运行中真实存在的管道管壁与工质之间的流固耦合效应进行了分析求解,以实现管道泄漏瞬变流检测方法的应用与完善。具体的研究内容如下:(1)对不同结构的简单管道进行物理特征简化并进行单纯流体的数值模拟计算,对比管道(泄漏管道与无泄漏正常管道)在相同的水头下的内部流场信息,得出泄漏位置与泄漏量的关系,然后管道出口加入动态边界条件(快速线性半关闭阀门)求得其不同结构管道对瞬变流动的响应形式。(2)采用流固耦合计算方式对管道管壁以及管道的形式对水锤波传播特性的影响进行数值模拟计算,分析了管道震动应变等对水锤波的传播产生影响。(3)从弯头处水锤波波阵面的传播特征和相同长度的弯、直管道出口压力变化的周期特征两方面验证了弯头会减小管线水锤波传播周期。(4)对比单纯流体以及流固耦合的管内瞬变流动仿真结果,解释和分析了管道的线性填充效应。研究发现,第一相水锤压力的大小受泄漏位置的影响较小,泄漏位置越接近激励产生的位置,水锤波衰减的速度更快。水锤波在实际管道内传播时,波速和强度均会下降,此结论得到数值模拟仿真的验证。在考虑流固耦合后线充效应存在减弱的效果,但本质原因仍然是波速的下降,以及管道在水锤发生时产生的造成的管道膨胀应变与大幅度的摆动。管道形式的不同以及是否发生泄漏均会造成水锤波在管道内传播状态发生改变,二者均是水锤波波形发生个改变的主要原因。结合不同管道形式、不同泄漏位置下压力波传播的特点,得出可通过管道末端压力变化第一相中的压力畸变位置实现泄漏点的定位。总而言之,管道泄漏的瞬变法定位需要加入合理的激励才能够在不损害管道的基础上进行安全有效的泄漏定位,之后可根据管道末端特征断面上的压力变化规律特征进行泄漏判断与定位,有弯头的管道弯头处水锤波速大于直管段造成水锤波传播周期小于其等长直管,平均波速增大瞬变法定位得到的泄漏点到管道末端沿程距离比实际值稍远一些。