城市供熱、供水系統(tǒng)中,因事故停泵、閥門突然啟閉等情況,常常會在管道系統(tǒng)中產(chǎn)生瞬變流動現(xiàn)象。當(dāng)管內(nèi)某處壓強降低至水的飽和蒸汽壓力,水會汽化并匯集成蒸汽空腔,截斷水流造成水柱分離現(xiàn)象。當(dāng)分離的液柱再彌合,將形成強烈的斷流彌合水錘,可能導(dǎo)致管線破裂,損壞泵、閥門等管線設(shè)備,造成嚴(yán)重事故。因此對有壓管道進(jìn)行水力瞬變分析,預(yù)測并防止水錘的發(fā)生具有重要的意義。特征線法理論嚴(yán)密、計算準(zhǔn)確,是目前比較常用的瞬變流計算方法;玻爾茲曼網(wǎng)格法建立于分子動理論,兼具宏觀與微觀模型的優(yōu)勢,其介觀背景可以清楚的描述流體內(nèi)部之間的相互作用,因而在描述多組分、多相流中具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題基于玻爾茲曼網(wǎng)格法相關(guān)理論,對有壓管道內(nèi)的斷流彌合水錘問題,展開了以下研究:首先,闡述玻爾茲曼網(wǎng)格法與特征線法的瞬變流（無斷流彌合現(xiàn)象）模型,分別模擬計算了單管系統(tǒng)算例和阜新市引白水源工程輸水管線的關(guān)閥水錘。模擬結(jié)果表明,兩種方法所得的壓頭-流量曲線幾乎完全重合,說明玻爾茲曼網(wǎng)格法可以用來計算工程上的無斷流彌合瞬變流,而且具有較高的精度。其次,建立玻爾茲曼網(wǎng)格法與特征線法的斷流彌合水錘模型,依據(jù)文獻(xiàn)中實驗臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),分別使用兩... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的目的和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡析
    1.3 本課題主要研究的內(nèi)容
第2章 有壓管道的瞬變流分析
    2.1 瞬變流基本微分方程
        2.1.1 連續(xù)性方程
        2.1.2 運動方程
    2.2 特征線法
        2.2.1 特征線方程
        2.2.2 有限差分方程
        2.2.3 邊界條件
    2.3 玻爾茲曼網(wǎng)格法原理
        2.3.1 麥克斯韋——玻爾茲曼分布函數(shù)
        2.3.2 玻爾茲曼輸運方程
        2.3.3 BGK近似模型
        2.3.4 玻爾茲曼網(wǎng)格方程
        2.3.5 Chapman-Enskog展開
        2.3.6 數(shù)值計算演化過程
        2.3.7 邊界條件
    2.4 玻爾茲曼網(wǎng)格法水錘計算模型
        2.4.1 模型推導(dǎo)
        2.4.2 相似處理
        2.4.3 邊界條件
    2.5 本章小結(jié)
第3章 有壓管線中關(guān)閥水錘的數(shù)值計算
    3.1 關(guān)閥水錘數(shù)值計算
        3.1.1 管路暫態(tài)數(shù)值計算流程
        3.1.2 線性關(guān)閥瞬變分析
        3.1.3 瞬間關(guān)閥瞬變分析
    3.2 輸水管線數(shù)值計算
        3.2.1 工程概況
        3.2.2 數(shù)值計算結(jié)果分析
    3.3 本章小結(jié)
第4章 有壓管線中斷流彌合水錘的數(shù)值計算
    4.1 斷流彌合水錘簡介
        4.1.1 水柱分離過程
        4.1.2 水柱彌合壓力增值
        4.1.3 斷流空腔的分類
    4.2 斷流彌合水錘模型建立
        4.2.1 DVCM模型
        4.2.2 玻爾茲曼斷流彌合水錘模型
    4.3 斷流彌合水錘數(shù)值計算
    4.4 輸水管線數(shù)值計算
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Numerical Simulation for Two-Phase Water Hammer Flows in Pipe by Quasi-Two-Dimensional Model[J]. Tae Uk Jang,Yuebin Wu,Ying Xu,Qiang Sun.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2016(02)
[2]基于改進(jìn)型多目標(biāo)遺傳算法的含氣水錘防護(hù)方案優(yōu)化研究[J]. 楊祖強,羅希,王文文.  水資源與水工程學(xué)報. 2014(01)
[3]一種模擬氣液兩相流的格子波爾茲曼改進(jìn)模型[J]. 史冬巖,王志凱,張阿漫.  力學(xué)學(xué)報. 2014(02)
[4]用多松弛格子Boltzmann方法模擬三維水擊波[J]. 李彥浩,程永光.  武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2013(04)
[5]基于段塞流的通用氣液兩相流模型的建立與驗證[J]. 王海燕,李玉星,蔡曉華,宋承毅,孟嵐.  化工學(xué)報. 2013(10)
[6]基于格子波爾茲曼方法的回?zé)崞鲾?shù)值模擬[J]. 夏宇棟,陳曦,馬詩旻,張華.  低溫工程. 2012(05)
[7]不可壓縮流體周期性流動格子波爾茲曼的邊界處理[J]. 廖全,李隆鍵,崔文智.  重慶大學(xué)學(xué)報. 2010(12)
[8]基于雙流體模型的管內(nèi)氣液兩相流穩(wěn)態(tài)計算方法[J]. 齊建波,羅麗華,董平省,康焯.  油氣儲運. 2009(02)
[9]壓力供水管路斷流彌合水錘防護(hù)措施及改進(jìn)[J]. 蔡琦斌.  中國給水排水. 2007(22)
[10]輸水管道水流對截留氣團(tuán)的沖擊[J]. 鄭源,張健,索麗生,劉德有.  水利學(xué)報. 2005(11)

博士論文
[1]格子Boltzmann方法基礎(chǔ)理論研究及其在不可壓縮流動中的應(yīng)用[D]. 張良奇.重慶大學(xué) 2014

碩士論文
[1]斷流空腔彌合水錘其防護(hù)的理論研究和數(shù)值模擬[D]. 文丹丹.西南石油大學(xué) 2015
[2]長距離輸水氣液兩相流管道振動特性研究[D]. 廖偉宏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]長距離輸水系統(tǒng)氣液兩相流試驗及模型研究[D]. 王鐵竹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3635183