管道输水工程水击防护设计及优化研究
发布时间：2021-09-03 08:14
随着我国人口的持续增长与城市化的快速发展,水资源时空分布不协调的矛盾愈来愈成为制约我国经济与社会发展的最重要因素之一。为此,我国修建了大量的调水工程对水资源进行合理再分配,泵站管道输水工程就是其中最为常见的调水方式之一。对于有压管道输水工程,系统内任意一点处流量的快速变化都会引发流态的变化,甚至产生严重的水击现象,对工程设备及人身安全造成巨大危害,这是设计者必须严格考虑并且加以防护的。水击防护设备种类繁多,对于日益复杂的大型输水系统而言,通常应当采用包含多种水击防护设备的综合防护方案,因此会涉及到众多设备参数的优化问题。通过机械地分析众多设备参数的不同组合来寻找合适的保护策略,往往使得设计工作极为繁琐,并且难以找到最优防护策略。因此,选取合适的优化算法研究水击防护措施的设备参数优化问题,对于管道输水系统的安全运行具有重要的研究意义和工程应用价值。本文以贵州某管道输水工程为背景,研究了泵站输水系统中水击防护方案的设计和优化。主要从以下方面展开研究:（1）输水系统水力过渡计算模型建立。基于MATLAB编写了管道输水系统水击计算程序,以贵州某管道输水工程为实例,建立了泵站管道输水系统水力过渡...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分类思想的改进粒子群优化算法[J]. 仝秋娟,李萌,赵岂. 现代电子技术. 2019(19)
[2]管道水力摩阻系数的敏感性分析[J]. 郭永鑫,郭新蕾,杨鹏志,付辉,王涛. 水利学报. 2019(08)
[3]泵站动态规划优化模型的全局敏感性分析方法及应用[J]. 李传奇,崔佳伟,马梦蝶,杨幸子. 水电能源科学. 2019(05)
[4]事故停泵水锤计算模型参数局部敏感性分析[J]. 肖学,李传奇,张焱炜,孙策. 人民长江. 2019(04)
[5]水锤防护空气阀研究综述[J]. 徐放,李志鹏,王东福,廖志芳,王荣辉. 流体机械. 2018(06)
[6]基于FAST方法的核动力装置非能动系统全局参数敏感性分析[J]. 蒋立志,蔡琦,张永发,时浩. 海军工程大学学报. 2018(03)
[7]SWMM模型参数全局敏感性分析[J]. 段明印,李传奇,韩典乘,杨幸子. 中国农村水利水电. 2018(01)
[8]基于多目标粒子群算法的停泵水锤防护优化[J]. 刘亚萌,蒋劲,李婷,刘承,陈英强. 中国农村水利水电. 2017(06)
[9]输配水管网系统中关阀水锤的优化控制研究[J]. 黄源,赵明,张清周,赵洪宾. 给水排水. 2017(02)
[10]基于改进型多目标遗传算法的含气水锤防护方案优化研究[J]. 杨祖强,罗希,王文文. 水资源与水工程学报. 2014(01)
硕士论文
[1]基于元胞自动机的城市洪涝数值模拟研究[D]. 崔佳伟.山东大学 2019
[2]长距离多泵并联输水系统水锤防护研究[D]. 李开来.西安理工大学 2018
[3]管道输水工程水力防控及水力过渡计算模型参数敏感性分析[D]. 肖学.山东大学 2018
[4]基于粒子群算法的微电网调度方法研究[D]. 赵佳鹏.华北电力大学 2018
[5]基于自适应粒子群算法的特征选择研究[D]. 李策.南京邮电大学 2017
[6]输配水管线水锤数值模拟与防护措施研究[D]. 龙侠义.重庆大学 2013
[7]一种多目标组合群决策算法的研究与实现[D]. 冯鑫.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3380761
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１控制体示意图??对于控制体而言，汾时段内进入的流体质量为／９Ｋ４Ａ，流出的流体质量为??
山东大学硕士学位论文???Ｊ??丨ｘ》，??堪准而＾ｐｇＡｄ．ｘ?｜｜??图２－２控制体示意图??分析微小管段的受力情况，上游断面水压力为忍＝／９ｇ（／？－ｚ；Ｍ（，下游断面水??压力为Ａ?＋?流体与管壁间的摩擦阻力为ｔｔｔＺＷｘ，控??ｄｘ??制受到的重力为办。根据牛顿第二定律，微小管段流体在；Ｃ方向上的受力平??衡方程为：??－ｐｅ￣￣—?Ａｄｘ?－?ｐｅＡｄｘｓｉｎ?ａ?－ｎＤｚｄｘ?＝?ｐＡｄｘ（２－１６）??ｄｘ?ｄｔ??将ｓｉｎ？＝生，生＝仝，义＝?＋?Ｅ代入式（２－１６）并整理可得：??ｄｘ?ｄｘ?ｄｘ?ｄｔ?ｄｘ?ｄｔ??＾?＋?＾?＋?Ｆ＾?＋?＾?＝?０?（２－１７）??ｄｔ?ｄｘ?ｄｘ?ｐＤ??采用达西－威斯巴赫（Ｄａｒｃｙ－Ｗｅｉｓｂａｃｈ）公式计算摩阻损失管壁对流体的??剪切应力可以表示为：??ｒ士許?Ｉ?（２－１８）??Ｏ??式中，／为达西－威斯巴赫系数。为考虑逆向流动，将尸写成ｒ｜Ｋ｜。??将式（２－１８）代入式（２－１７），忽略公式中较小的位变项，并用流量代替流速，??整理可得到：??塱＋?＃！?＋幽＝０?（２－１９）??ｄｔ?ｄｘ?２?ＤＡ??式（２－１９）为简化的一元瞬变流动量方程，其中空间距离；ｃ和时间／为自变量，??流量０和水头／／为因变量。??１２??
１??ｔｉｌｌ！??Ａ／?丨丨?丨；；??！?Ｉ?！?！?Ｉ???ＪＬ?Ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ??！?Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ??Ａ，?丨丨！?；?！??Ｉ?！?！?！?ｉ??ｉ?！?！?！?Ｉ???７?１?１?１?１??ｉ?！?Ｉ?ｉ?ｉ??！?！?ｉ??Ｉ?Ｉ?ｆＰ?Ｉ?Ｉ???ｒ?１?ｙｋ?１?１??Ａ，?！?！?Ｓ＾Ｔ＼ｉ?！??！?ＭＶ?Ｉ?＼！Ａｒ?！?＿??／－ｌ?ｉ?／＋１?ｘ??图２－３特征线示意图??现利用有限差分法求解相容方程，将式（２－２５）和（２－２６）分别沿各自特征??线方向进行积分，得到：??Ｐ?ｊ?Ｐ?ｒ?Ｐ??＋?＋?＝?Ｏ?（２－２７）??ｍ?ａ?ｍ?２ＤＡＭ??＼ｄＱ－＾＼ｄＨ＋＾－＼Ｑ＼Ｑ＼ｉｔ＝Ｑ?（２－２８）??ｎ?ａ?ｎ?２．ＤＡ?Ｎ??上面两式中前两项积分均可直接获得，但描述摩阻损失的最后一项无法直接??计算，因为流量２和时间／的关系不明确，因此采用一阶近似方法进行估计［２２］。??当Ａｘ取值足够小时，近似估值即可满足精度要求，其有限差分表达式为：??Ｓ，?＋?ｌａ—ｌ＝?０?（２－２９）??ａ．?－Ｑ＋ｕ－，?Ｉａ．，＾１＝〇?（２－３０）??对于管道材质和管径沿程变化的输水管线，令Ｃｆｌ，?，（７；?＝?—Ｉ，式（２－??ａ？丨?２ＤｊＡｊ??２９）和（２－３０）可写成：??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分类思想的改进粒子群优化算法[J]. 仝秋娟,李萌,赵岂. 现代电子技术. 2019(19)
[2]管道水力摩阻系数的敏感性分析[J]. 郭永鑫,郭新蕾,杨鹏志,付辉,王涛. 水利学报. 2019(08)
[3]泵站动态规划优化模型的全局敏感性分析方法及应用[J]. 李传奇,崔佳伟,马梦蝶,杨幸子. 水电能源科学. 2019(05)
[4]事故停泵水锤计算模型参数局部敏感性分析[J]. 肖学,李传奇,张焱炜,孙策. 人民长江. 2019(04)
[5]水锤防护空气阀研究综述[J]. 徐放,李志鹏,王东福,廖志芳,王荣辉. 流体机械. 2018(06)
[6]基于FAST方法的核动力装置非能动系统全局参数敏感性分析[J]. 蒋立志,蔡琦,张永发,时浩. 海军工程大学学报. 2018(03)
[7]SWMM模型参数全局敏感性分析[J]. 段明印,李传奇,韩典乘,杨幸子. 中国农村水利水电. 2018(01)
[8]基于多目标粒子群算法的停泵水锤防护优化[J]. 刘亚萌,蒋劲,李婷,刘承,陈英强. 中国农村水利水电. 2017(06)
[9]输配水管网系统中关阀水锤的优化控制研究[J]. 黄源,赵明,张清周,赵洪宾. 给水排水. 2017(02)
[10]基于改进型多目标遗传算法的含气水锤防护方案优化研究[J]. 杨祖强,罗希,王文文. 水资源与水工程学报. 2014(01)
硕士论文
[1]基于元胞自动机的城市洪涝数值模拟研究[D]. 崔佳伟.山东大学 2019
[2]长距离多泵并联输水系统水锤防护研究[D]. 李开来.西安理工大学 2018
[3]管道输水工程水力防控及水力过渡计算模型参数敏感性分析[D]. 肖学.山东大学 2018
[4]基于粒子群算法的微电网调度方法研究[D]. 赵佳鹏.华北电力大学 2018
[5]基于自适应粒子群算法的特征选择研究[D]. 李策.南京邮电大学 2017
[6]输配水管线水锤数值模拟与防护措施研究[D]. 龙侠义.重庆大学 2013
[7]一种多目标组合群决策算法的研究与实现[D]. 冯鑫.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3380761
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