給水管路系統(tǒng)水錘數(shù)值計(jì)算及管路結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國城市用水需求急劇增長，但是我國人均水資源稀少、時(shí)空分布不均勻，由此帶來的水資源供需矛盾日益加大。為緩解水資源供需矛盾，我國開始修建了許多長距離給水管路系統(tǒng)工程。這些管路系統(tǒng)工程在正常運(yùn)行時(shí)，由于某種外部因素的突然激勵，管路系統(tǒng)內(nèi)部有可能產(chǎn)生水錘效應(yīng)。水錘效應(yīng)可以給整個(gè)管路系統(tǒng)或是管路系統(tǒng)的某個(gè)局部帶來不同程度的沖擊，嚴(yán)重的有可能帶來工程事故。
　　為了對給水管路系統(tǒng)的水錘效應(yīng)（特殊的水力過渡過程）進(jìn)行全

2、面的分析和預(yù)測，為了準(zhǔn)確捕捉給水管路系統(tǒng)發(fā)生水錘效應(yīng)時(shí)管內(nèi)壁的壓力分布，從而準(zhǔn)確計(jì)算給水管路系統(tǒng)在水錘沖擊下的結(jié)構(gòu)瞬態(tài)響應(yīng)特性，本文基于特征線法和計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）方法分別對給水管路系統(tǒng)進(jìn)行了一維水錘和三維水錘的數(shù)值模擬研究，主要的工作和結(jié)論有：
　　對比Ghidaoui等學(xué)者所做的三組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證本文進(jìn)行一維水錘數(shù)值計(jì)算方法的可行性和有效性；建立包括泵、閥門、管路元件的整個(gè)給水管路系統(tǒng)仿真模型，進(jìn)行了一維水錘的數(shù)值計(jì)算研究，

3、包括了三種不同關(guān)閥工況下的一維水錘研究，通過分析研究成果給工業(yè)給水管路系統(tǒng)提出了合理的關(guān)閥方案；建立管路系統(tǒng)分段后的母管、各支管有限元三維模型，利用CFD方法對各模型進(jìn)行三維水錘數(shù)值計(jì)算，并對比分析一維水錘和三維水錘結(jié)果，發(fā)現(xiàn)直管部分同一點(diǎn)處一三維情況下的水錘壓力波曲線吻合很好，結(jié)果表明三維水錘的計(jì)算能準(zhǔn)確的反映出水錘發(fā)生瞬間管路內(nèi)部壓力的躍升，能準(zhǔn)確的反映水錘波的衰減過程，并且能準(zhǔn)確捕捉管路在水錘效應(yīng)下管路內(nèi)部的流場特性，特別是管內(nèi)壁