【摘 要】
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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
【基金项目】
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陕西省水利科技项目(编号:2018slkj-8);
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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。
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