基于气液两相流的输水管道稳态振动及瞬变过程研究
发布时间：2021-03-30 21:27
输水工程是城市的生命线工程,输水管道安全运行直接影响到居民与企业的正常用水,保障输水管道安全对维护社会稳定及促进经济发展来讲意义重大。由于泵等机械设备卷入空气、水中溶解空气的释放以及气阀排气不畅等原因,输水管道中实际上是气液两相共同流动的状态。输水管道的安全隐患在稳态流动下主要表现为气液两相流引起的管道振动,在瞬态过程中主要体现于瞬变流升压有可能造成爆管,因此,本文主要针对气液两相流作用下输水管道稳态振动特性以及瞬态过程中的气液两相瞬变流进行研究,并基于气液两相流型分类对管道含气状态识别进行研究,为今后排气阀的维护提供指导。本文共选取144组气水工况对不同布置形式下输水管道中的气液两相流型进行研究,并通过对气泡运动进行受力分析得知,水平管中管道压力越高,气泡运动速度越快;水温升高会使气泡平均直径变大及运动速度变慢。气液两相流作用下水平管的振动强度一般会随着水流速度增大而加剧,但其受含气率的影响更大,气体存在会使水平管振动频峰往低频方向偏移,且会导致低频峰处的振动加强。管道轴向振动加速度的幅值随着含气率的增加而增大,在弯头处表现的更为剧烈。蝶阀造成的管道振动在低含气率下与球阀相当,而在高...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
“水位-流量-压力”采集软件前面板Fig.2-2Frontpanelof“waterlevel-flowrate-pressure”acquisitionsoftware如图2-2所示，软件将水位、流速、压力/差信号实时呈现在前面板上，其
图 2-2 “水位-流量-压力”采集软件前面板Fig. 2-2 Front panel of “water level - flow rate - pressure” acquisition softwar图 2-2 所示，软件将水位、流速、压力/差信号实时呈现在前面板不同传感器量程与电流输出范围之间的数学关系，水位和压力/差位 m 的数据保存，流速则以单位 m/s 的数据保存。该软件还可以选择固定采样时间模式或手动中止采样模式。 振动采集系统于在试验之前对非埋地输水管道各位置处振动幅值的大小缺乏认
哈尔滨工业大学工学博士学位论文振动试验中选择量程范围较大的电荷型加速度传感器来测管道振号需经电荷放大器放大并转化为-5~5 V 的电压信号，再由泰斯集卡采集并保存。由于不同位置处管道约束存在差异，电荷放大的放大倍数。振动采集软件采用的是泰斯特 5912 的配套软件，其。由图 2-3 可见，振动信号的采集也可以选择固定采样长度模式或。在保存加速度信号时，根据加速度传感器量程和输入电压范围系，直接将振动信号以单位 m/s2的数据进行保存。 图像采集系统像采集系统由高速相机、光源（1.2×0.2 m2的灯箱）、遮光装置件构成。在进行图像捕捉时，光源和相机相对放置，光源尽量贴头与管道中心部位之间距离满足对焦要求，并通过遮光装置将外保证每次图像捕捉的画面质量相同。图像采集软件采用的是 Lab件 Vision Assistant，其界面见图 2-4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压力管道振动数值模拟分析[J]. 杨再勇,沙朋朋,姚青云. 宁夏工程技术. 2016(03)
[2]Hydraulic characteristics of a siphon-shaped overflow tower in a long water conveyance system: CFD simulation and analysis[J]. 余康,程永光,张晓曦. Journal of Hydrodynamics. 2016(04)
[3]约束和长度对管道共振的影响[J]. 杨晓红,时兴波,冯晓冉. 管道技术与设备. 2015(01)
[4]中国水资源现状及其未来发展方向展望[J]. 王熹,王湛,杨文涛,席雪洁,史龙月,董文月,张倩,周跃男. 环境工程. 2014(07)
[5]输水管道腐蚀失效分析[J]. 朱敏,杜翠薇,刘智勇,湛小林,李晓刚. 腐蚀科学与防护技术. 2013(05)
[6]腐蚀铸铁管中饮用水水质变化规律试验研究[J]. 姜文超,蒋晖,吴津津,田胜海. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
[7]考虑流固耦合的多分支管道系统振动研究[J]. 柳贡民,李艳华. 船舶力学. 2012(05)
[8]水平管内气液两相流中气泡滑移速度的数值模拟[J]. 李清,夏珉,何慧灵,杨克成. 石油化工. 2011(10)
[9]基于ANSYS和EPANET的供水管网抗震预测模型研究[J]. 王永,刘遂庆,郑小明,赵萍. 给水排水. 2011(06)
[10]基于图像轮廓特征和粒子群优化神经网络的气液两相流流型识别[J]. 周云龙,李洪伟,陈飞. 吉林大学学报(工学版). 2009(03)
博士论文
[1]气水脉冲清洗给水管道两相流过程研究及其数值模拟[D]. 杨坤.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于小波和混沌理论的气液两相流流型智能识别方法[D]. 孙斌.华北电力大学（河北） 2005
[3]城市地下管网系统的地震可靠性研究[D]. 韩阳.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]长距离输水气液两相流管道振动特性研究[D]. 廖伟宏.哈尔滨工业大学 2015
[2]长距离管道输水工程几个问题研究[D]. 李勋蕙.宁夏大学 2015
[3]长距离输水系统的过渡过程数值计算及水力特性研究[D]. 穆祥鹏.天津大学 2004
[4]长距离输水工程水力过渡过程的研究[D]. 王俊.天津大学 2003
本文编号：3110182
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
“水位-流量-压力”采集软件前面板Fig.2-2Frontpanelof“waterlevel-flowrate-pressure”acquisitionsoftware如图2-2所示，软件将水位、流速、压力/差信号实时呈现在前面板上，其
图 2-2 “水位-流量-压力”采集软件前面板Fig. 2-2 Front panel of “water level - flow rate - pressure” acquisition softwar图 2-2 所示，软件将水位、流速、压力/差信号实时呈现在前面板不同传感器量程与电流输出范围之间的数学关系，水位和压力/差位 m 的数据保存，流速则以单位 m/s 的数据保存。该软件还可以选择固定采样时间模式或手动中止采样模式。 振动采集系统于在试验之前对非埋地输水管道各位置处振动幅值的大小缺乏认
哈尔滨工业大学工学博士学位论文振动试验中选择量程范围较大的电荷型加速度传感器来测管道振号需经电荷放大器放大并转化为-5~5 V 的电压信号，再由泰斯集卡采集并保存。由于不同位置处管道约束存在差异，电荷放大的放大倍数。振动采集软件采用的是泰斯特 5912 的配套软件，其。由图 2-3 可见，振动信号的采集也可以选择固定采样长度模式或。在保存加速度信号时，根据加速度传感器量程和输入电压范围系，直接将振动信号以单位 m/s2的数据进行保存。 图像采集系统像采集系统由高速相机、光源（1.2×0.2 m2的灯箱）、遮光装置件构成。在进行图像捕捉时，光源和相机相对放置，光源尽量贴头与管道中心部位之间距离满足对焦要求，并通过遮光装置将外保证每次图像捕捉的画面质量相同。图像采集软件采用的是 Lab件 Vision Assistant，其界面见图 2-4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压力管道振动数值模拟分析[J]. 杨再勇,沙朋朋,姚青云. 宁夏工程技术. 2016(03)
[2]Hydraulic characteristics of a siphon-shaped overflow tower in a long water conveyance system: CFD simulation and analysis[J]. 余康,程永光,张晓曦. Journal of Hydrodynamics. 2016(04)
[3]约束和长度对管道共振的影响[J]. 杨晓红,时兴波,冯晓冉. 管道技术与设备. 2015(01)
[4]中国水资源现状及其未来发展方向展望[J]. 王熹,王湛,杨文涛,席雪洁,史龙月,董文月,张倩,周跃男. 环境工程. 2014(07)
[5]输水管道腐蚀失效分析[J]. 朱敏,杜翠薇,刘智勇,湛小林,李晓刚. 腐蚀科学与防护技术. 2013(05)
[6]腐蚀铸铁管中饮用水水质变化规律试验研究[J]. 姜文超,蒋晖,吴津津,田胜海. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
[7]考虑流固耦合的多分支管道系统振动研究[J]. 柳贡民,李艳华. 船舶力学. 2012(05)
[8]水平管内气液两相流中气泡滑移速度的数值模拟[J]. 李清,夏珉,何慧灵,杨克成. 石油化工. 2011(10)
[9]基于ANSYS和EPANET的供水管网抗震预测模型研究[J]. 王永,刘遂庆,郑小明,赵萍. 给水排水. 2011(06)
[10]基于图像轮廓特征和粒子群优化神经网络的气液两相流流型识别[J]. 周云龙,李洪伟,陈飞. 吉林大学学报(工学版). 2009(03)
博士论文
[1]气水脉冲清洗给水管道两相流过程研究及其数值模拟[D]. 杨坤.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于小波和混沌理论的气液两相流流型智能识别方法[D]. 孙斌.华北电力大学（河北） 2005
[3]城市地下管网系统的地震可靠性研究[D]. 韩阳.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]长距离输水气液两相流管道振动特性研究[D]. 廖伟宏.哈尔滨工业大学 2015
[2]长距离管道输水工程几个问题研究[D]. 李勋蕙.宁夏大学 2015
[3]长距离输水系统的过渡过程数值计算及水力特性研究[D]. 穆祥鹏.天津大学 2004
[4]长距离输水工程水力过渡过程的研究[D]. 王俊.天津大学 2003
本文编号：3110182
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