基于水力瞬变分析的粘弹性管道本构参数辨识

发布时间：2025-02-08 10:37

　　在我们生活的环境中有各种各样的管道,大到城市供气管道,小到用户输水管道。随着科技的进步,尤其是高分子材料技术的发展,管道的材质也发生了变化,从原来的铸铁管、不锈钢管向塑料管过渡。现阶段对于水力瞬变问题的研究大多集中在传统的弹性管道上,而对于像塑料管这种粘弹性管道的研究还在起步阶段。考虑到输水管道在运行时的安全问题,本文通过建立粘弹性管道瞬变流模型,瞬变流模拟计算,瞬变流实验以及后续的瞬变反问题分析等方法对粘弹性管道在瞬变流情况下的压力波动情况进行了研究并对粘弹性管道的本构参数进行了辨识。首先,从理论的角度出发,结合连续性方程和运动方程推导出粘弹性管道纯液相瞬变流基本微分方程并在此基础上明确粘弹性管道的本构关系,后建立粘弹性管道的力学模型,本文采用的模型为广义Kelvin-Voigt模型;后对建立的基本微分方程进行求解,求解过程用到了有限差分法;建立粘弹性管道瞬变流模拟模型,应用MATLAB进行编程;将文献中已知实验数据代入程序中进行计算,得到管道中压力随时间的变化曲线,分析其中的规律并与实验数据作对比,以此说明所建模型的准确性。然后,设计并搭建实验台。本实验台采用弹性管道和粘弹性管道混合...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1微元控制体则在dt时间内流出控制体的液体质量为：

图2-1微元控制体则在dt时间内流出控制体的液体质量为：2mVAdt(VAdt)dxx(2-2二者的质量差为：121Mmm(VAdt)dxx(2-3流体质量变化为：2M(Adx)dt....

图3-1实验装置示意图

图3-1实验装置示意图（1）循环供水系统水泵加压将出水罐中的水输送到上游水箱，保持水泵频率不变，使水箱中的位保持恒定，水箱依靠重力将水输送到管路中，为整个管路提供压力，其中水的尺寸为30.5×0.5×0.5m。图3-1中的输水管路上分别安装了流量计，流量调节和空气动力阀，....

图4-1系统辨识

减到最终稳定的时间。限时反问题多用于实际工程中的输水管或水泵等部件，导致管路中发生瞬变流，如调节水泵从低频到小开度到打开度，从瞬变流发生到最终恢复稳定的这段时间，这样可以减少瞬变流对管路系统的损害，避免不必要的能量损。辨识反问题识是应用反问题最典型的例子，其主要过程就是建立激励与....

本文编号：4031392