Совершенствование методов расчета систем подачи и распределения воды в условиях многорежимности и неполной исходной информации

• Автор: Карамбиров, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.16, 05.23.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 346 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи совершенствования методов расчета систем подачи и распределения воды

1.1 Процесс функционирования системы подачи и распределения воды

1.2 Основные методы техникоэкономического расчта систем

подачи и распределения воды

1.3 Переходные процессы в напорных системах водоподачи

1.4 Методы расчета скважинных систем водоснабжения

Выводы по главе 1

Глава 2. Расчет СПРВ в условиях полирежимности и неполной

исходной информации

2.1 Основные положения, виды неопределенности
2.2 Неопределенность водопотребления
2.3 Особенности принятой расчетной схемы СПРВ
2.4 Стохастический расчет СПРВ
2.5 Лингвистические переменные и функции принадлежности,
применяемые в задачах расчета СПРВ
2.6 Решение нечетко поставленных задач потокораспределения
2.7 Имитация работы СПРВ
Выводы по главе 2
Глава 3.Оптимизация СПРВ с учетом многорежимности и неопределенности
3.1 Развитие метода линейного программирования оптимизации СПРВ
3.2 Стохастическая оптимизация
3.3 Приближение графика водопотребления методом динамического программирования, выбор режима подачи воды и регулирующих объемов
3.4 Многорежимная оптимизация
3.5 Нечеткая оптимизация
3.6 Учет других факторов неопределенности в техникоэкономическом расчете
3.7 Оптимизация СПРВ с учетом развития и реконструкции
Выводы по главе 3
Глава 4. Переходные процессы в инженерных сетях
4.1 Общие положения
3
4.2 Особенности расчета переходных процессов в кольцевых
водопроводных сетях
4.3 Принятая расчетная схема
4.4 Основные граничные условия
4.5 Расчет стационарных режимов работы СПРВ методом установления
4.6 Моделирование переходных процессов, возникающих при авариях
на трубопроводах
4.7 Учет факторов неопределенности в расчетах переходных
процессов СПРВ
Выводы по главе 4
Глава 5. Совместная работа подземного водозабора и СПРВ
5.1 Общие положения
5.2 Учет факторов неопределенности в расчете водозабора подземных вод
5.3 Многомерный расчет водозабора подземных вод
5.4 Гидравлический расчт водозабора подземных вод
5.5 Учет факторов неопределенности в многослойных пластах
5.6 Прогноз долговременных условий работы водозаборных скважин с периодически меняющимся водоотбором в условиях неопределенности
5.7 Имитация работы водозабора подземных вод
5.8 Забор подземных вод с помощью гидроэлеваторов
Выводы по главе 5
Глава 6. Реализация разработанных методов и этапы проведения расчетов СПРВ
6.1 Общий подход к проектированию СПРВ как сложной технической системы
6.2 Организация баз данных для получения справочной,
оперативной исходной информации, вывода результатов
6.3 Оконный экранный интерфейс
6.4 Сценарии работы с программой
6.5 Алгоритмы решения отдельных задач расчета СПРВ
Выводы по главе 6
Заключение
Список литературы


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 нерастворенного и растворенного воздуха; возможность образования кавитационных разрывов сплошности потока; действие различной арматуры, установленной на трубопроводах, а также насосных станций и резервуаров [9],[0],[9],[9],[1]. Задачу рассматривают как одномерную, т. Р и скорость движения V - считают функциями только координаты * и времени /. Температуру Т обычно считают постоянной, а плотность воды р принимают зависящей только от давления. Н= P/y+z - напор; с - скорость распространения волн; d и z- диаметр и отметка оси трубопровода; Л- коэффициент сопротивления на трение. Неизвестными в этой системе являются функции Н(х,1) И у(х,1). Уравнение (1. Для решения уравнений, описывающих неустановившееся движение воды в трубопроводах, необходимо задать начальные условия, т. 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. Соответствующая теория приводится в курсах математической физики и численных методов [1], [1], [1], [9], [2], [9], [5] и др. Однако, нелинейность системы и многообразие граничных условий делают процесс получения решения нетривиальным. Анализ системы (1. Для решения задач, связанных с переходными процессами в напорных системах водоподачи, наиболее популярным является численный метод характеристик [], [9], [0] и др. К.П. Вишневским разработана и реализована на ЭВМ одна из первых методик расчета переходных процессов в гидравлических системах, главным образом, мелиоративного назначения [],[5]. Рассмотрим ее более подробно ввиду достаточно широкого распространения и возможности применения к СПРВ. ТГ-мд-мн (1. Л/// - момент, потребляемый насосом (момент сопротивления). Так как при переходных процессах насосы могут работать в нерасчетных режимах, в частности, при сбросе воды через них, для определения Мц (а также расхода воды через насос <2, напора Н и частоты вращения п) в методике используются полные (четырехквадрантные) характеристики насосов. Четыре из них, называемые основными, строятся в координатах: Н/п2 - Q/ny и М/п2 - Q/ny две для п>0 и две для п<0. Остальные четыре характеристики являются вспомогательными, т. Они строятся в координатах H/Q2 -n/Q, и M/Q? Q, две для Q>0 и две для Q<0. Таким способом может быть рассчитан сброс воды через насосы - достаточно эффективное средство защиты от гидравлического удара, но большие расходы воды, сбрасываемые через насосы, могут привести к значительному реверсному вращению роторов насосных агрегатов и, как следствие, к ощутимому повышению давления. 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 Уф. Об этом говорят и характеристики обратных клапанов [6]. Закрытие тарелей клапанов приводит к падению скорости v0()p и, соответственно, к повышению напора на ЛИ-(c/g) v0op . U) = Мс + М,. Мс-Мо(ос) - момент веса тарели, являющийся функцией угла открытия сс.