Экспериментальное и численное моделирование переходных процессов в кольцевых водопроводных сетях

• Автор: Лиханов, Дмитрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОТЕРЕ ПРИВОДА И ОСТАНОВКЕ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
1.1 Состояние вопроса методов исследования переходных процессов в напорных системах водоподачи.

1.2 ричины возникновения переходных процессов в напорных системах водоподачи

1.2.1 Основные причины, вызывающие гидравлические удары

1 .2.2 Отключение насосного агрегата.

1.2.3 Отключение параллельно работающих насосов

1.2.4 Отключение последовательно работающих насосов

1.3 Остановка насосных агрегатов закрытием запорных устройств

1.4 Меры по снижению давления в трубопроводах систем водоподачи
1.5 Выводы по главе 1 .
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ТОЧНОСТИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ НА РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СПРВ.
2.1 Общие положения. Постановка задачи и исходные данные
2.2 Влияние коэффициента трения по длине на результаты расчета переходных процессов..
2.3 Влияние скорости распространения волн на результаты расчета переходных процессов.
2.4 Влияние метода интегрирования уравнений переходного процесса на точность расчета.
2.5 Влияние гидравлического сопротивления на интегрирование дифференциальных уравнений переходных процессов в простом трубопроводе..
2.6 Анализ чувствительности решения к исходным данным
2.7 Сравнение методов расчета гидравлического удара и вычисление релевантности влияния факторов
2.8 Выводы по главе 2
И
ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ
ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ.
3.1 Общие положения. Расчетная схема
3.2 Воздушные баки, резервуары
3.3 Задвижки, затворы, насосы
3.4 Разрывы сплошности
3.5 Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В
СИСТЕМАХ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ
4.1 Основные положения
4.2 Расчет стационарных режимов работы СПРВ методом
установления
4.3 Моделирование переходных процессов, возникающих при
авариях на трубопроводах
4.4 Учет вариаций параметров в расчетах переходных
процессов СПРВ
4.5 Моделирование переходных процессов, связанных с
отключением электроэнергии
4.6 Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НАПОРНЫХ
СИСТЕМАХ ВОДОПОДАЧИ С НАСОСНЫМИ г
СТАНЦИЯМИ
5.1 Методика проведения исследований
5.2 Описание измерительных приборов и оборудования
5.3 Оценка ошибок измерений
5.4 Экспериментальные исследования на насосной станции
подъема
5.5. Экспериментальные исследования на водопроводной сети
5.6. Экспериментальные исследования на насосной станции 1
подъема
5.7. Определение скорости распространения волн изменения
давления
5.8. Выводы по главе 5
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Ф. Мошниным, К. Г. Асатуром, К. П. Вишневским, A. B. Мишуевым, Д. Н. Смирновым, B. C. Дикаревским, А. Ф. Мостовым, Г. Н. Кривченко и др. В настоящее время появилась возможность решать подобные задачи в общем виде. Основой для такого решения служат численные методы и, в первую очередь, метод характеристик. Примеры других методов описаны в главе 2. Заметим, что мы приводим полный алгоритм расчета с целью показать конкретную реализацию метода (из множества возможных методов) []. При расчетах переходных процессов необходимо учитывать: потери напора в трубопроводах на трение и местные сопротивления; упругость материала стенок труб и сжимаемость жидкости; наличие в воде воздуха; возможность образования кавитационных разрывов сплошности потока; действие различной арматуры, установленной на трубопроводах, а также насосных станций и резервуаров [1],[8],[4],[7],[5],[]. Задачу рассматривают как одномерную. Это означает, что неизвестные величины - давление Р и скорость движения у - считают функциями только координаты х и времени (. Температуру Т считают постоянной, а плотность воды р - зависящей только от давления. Н- Р/у+г - напор; с - скорость распространения волн; Эи г- диаметр и отметка оси трубопровода; X- коэффициент сопротивления на трение. Неизвестными в этой системе являются функции Н(х,1) и у(х,1). Уравнение (1. Для решения уравнений (1. Н(х,0) и у(х,0) до возникновения переходного процесса, а так же граничные условия, определяющие поведение искомых функций в узловых точках. Начальные условия получаются относительно просто из стационарного решения. Затруднения могут возникнуть при задании граничных условий, так как не всегда их можно сравнительно просто описать аналитически []. В соответствии с классификацией уравнений в частных производных переходные процессы описываются системой квазилинейных уравнений гиперболического типа. Подобные уравнения традиционно решаются тремя основными методами: графическим, аналитическим и численным. Анализ системы (1. Для решения задач, связанных с переходными процессами в напорных системах, наиболее популярным является численный метод характеристик [2], [7], [8] и др. Сравнение с другими методами приводится в главе 2. К.П. Вишневским разработана и реализована на ЭВМ одна из первых методик расчета переходных процессов в гидравлических системах мелиоративного назначения [],[9]. Рассмотрим ее более подробно ввиду возможности применения к СПРВ. Ми - момент, потребляемый насосом (момент сопротивления). Гак как при переходных процессах насосы могут работать в нерасчетных режимах, в частности, при сбросе воды через них, для определения Ми (а также расхода воды через насос О, напора Н и частоты вращения п) в методике используются полные (четырехквадрантные) характеристики насосов. Они состоят из восьми характеристик. Чегыре из них, называемые основными, строятся в координатах: Н/п2 - Q/n, и М/п2 - О/п, две для п>0 и две для п<0. Остальные четыре характеристики являются вспомогательными, т. Они строятся в координатах H/Q2 -п/О, и М/О2 - п/О, две для ОМ) и две для Q<0. Вместе с тем, «основное препятствие в проведении расчетов при сбросе воды через насосы - это отсутствие четырехквадрантных характеристик многих насосов. Поэтому приходится прибегать или к использованию приближенных четырехквадрантных характеристик, или иногда вообще отказываться от этого средства защиты от гидравлического удара» []. Для предотвращения обратного движения воды через насос на его напорной линии устанавливают обратный клапан - наиболее распространенную предохранительную трубопроводную арматуру. Для ограничения сброса воды через насосы обратные клапаны оборудуются обводными линиями или используют специальные обратные планы с замедлением посадки тарели []. К.П. Вишневский указывает, что при быстром изменении направления движения воды в напорных линиях насосов обратные клапаны еще некоторое время остаются открытыми и через них в обратном направлении движется вода со скоростью Уобр. Об этом говорят и характеристики обратных клапанов [7].