大口径长距离输水管道沿程水头损失计算研究

发布时间：2017-10-11 05:06

  本文关键词：大口径长距离输水管道沿程水头损失计算研究

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【摘要】：随着我国城镇化步伐的加快,水资源短缺严重制约了城市生存及发展,输水工程成为解决该问题的主要措施;全球变暖、环境污染等因素使得大口径长距离管道深受设计者的亲睐。管道材料也不仅仅局限于传统管材(砼管、钢管、铸铁管),而逐步转向新型材料(玻璃钢管、预应力钢筒混凝土管(PCCP管)等)。新疆北疆供水工程自2005年运行时,发现小洼槽、三个泉倒虹吸实际过流能力与设计标准不符。本文探究了造成该问题的主要原因,在此基础上拓展研究了大口径玻璃钢管、PCCP管水力计算方法,主要是沿程水头损失计算;并确定两种管材当量粗糙度取值范围及经济流速条件下不同管径对应的沿程摩擦系数(海曾—威廉系数),为大口径玻璃钢管、PCCP管工程设计提供参考依据。最终得出结论:(1)经过对小洼槽、三个泉等倒虹吸原型资料分析,梳理了输水管道水力计算方法,判别了不同流量下管道内的水流流态,发现管道水流处于紊流过渡区,并非一般认为的紊流粗糙区(阻力平方区),而两个倒虹吸水力计算均是按照紊流粗糙区公式(谢才公式)计算。因此管道水流流区判断误差是造成“小洼槽过流量不够,三个泉过流量富余”的主要原因。(2)通过判别常见直径规格的大口径有压管道不同工况条件下水流流态,根据流态确定水力计算方法。发现大口径有压玻璃钢管道水流一般工况下处于紊流过渡区,不排除紊流光滑区的可能;而大口径有压PCCP管流也基本处于紊流过渡区,但也有可能达到紊流粗糙区。(3)利用齐恩公式、哈兰德公式计算小洼槽、三个泉倒虹吸水头损失值,结合实测数据比较,从而确定了大口径玻璃钢管当量粗糙度取值范围为0.005~0.01 mm,大口径PCCP管当量粗糙度取值范围为0.03~0.05 mm。(4)将海曾—威廉公式应用于小洼槽、三个泉倒虹吸水力计算,发现海曾—威廉公式不再局限于前人的经验理论(d2.0 m,流态处于紊流过渡区的管道),而是能够很好地满足大口径有压玻璃钢管、PCCP管的沿程水头损失计算,且能得到较为准确的结果。
【关键词】：大口径管道 沿程水头损失 流态判别 水力计算 当量粗糙度 沿程摩擦系数
【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV134
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9
• 1.2.2 国内研究现状9-11
• 1.3 研究对象、内容、方法、意义及技术路线11-14
• 1.3.1 研究对象11
• 1.3.2 研究内容11-12
• 1.3.3 研究方法12
• 1.3.4 研究意义12-13
• 1.3.5 技术路线13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第2章 管道水力设计理论15-22
• 2.1 管道水力设计公式15-19
• 2.1.1 达西—魏斯巴赫公式15-16
• 2.1.2 若干计算沿程水头损失系数公式16-18
• 2.1.3 海曾—威廉公式18-19
• 2.2 管道设计规范介绍19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 小洼槽倒虹吸水力计算22-28
• 3.1 小洼槽倒虹吸工程概况及问题22-23
• 3.2 小洼槽倒虹吸水流流态分析23-24
• 3.3 小洼槽倒虹吸水头损失计算分析24-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 三个泉倒虹吸水力计算28-35
• 4.1 三个泉倒虹吸工程概况及问题28
• 4.2 三个泉倒虹吸水流流态分析28-30
• 4.3 三个泉倒虹吸水头损失计算分析30-33
• 4.4 本章小结33-35
• 第5章 大口径有压管道水力计算方法及关键参数探讨35-49
• 5.1 水力计算方法选取35-38
• 5.1.1 大口径玻璃钢管水力计算方法选取36-37
• 5.1.2 大口径PCCP管水力计算分析37-38
• 5.2 当量粗糙度取值38-46
• 5.2.1 大口径玻璃钢管当量粗糙度取值40-43
• 5.2.2 大口径PCCP管当量粗糙度取值43-46
• 5.3 沿程摩擦系数确定46-47
• 5.3.1 大口径玻璃钢管沿程摩擦系数确定46-47
• 5.3.2 大口径PCCP管沿程摩擦系数确定47
• 5.4 本章小结47-49
• 第6章 结论与展望49-52
• 6.1 结论49-50
• 6.2 创新点50
• 6.3 不足之处及展望50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 作者简历57

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本文编号：1010628