Гидродинамические аспекты развития аварийных ситуаций в трубопроводных системах водоснабжения и водоотведения

• Автор: Ли, Анастасия Константиновна
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И СОСТОЯНИЯ ИЗУЧЕНИЯ ВОПРОСА
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТА
НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА РАБОТЫ
ТРУБОПРОВОДОВ
2.1 Область определения
2.2 Дифференциальные уравнения, описывающие движение

жидкости в трубах
2.3 Граничные условия
2.3.1 Истечение под уровень
2.3.2 Примыкание к внешним частям трубопроводной сети
2.3.3 Соединения трубопроводов
2.3.4 Местные сопротивления
2.3.5 Примыкание с насосной станции
2.3.6 Истечение в атмосферу

2.4 Начальные условия
2.5 Разрыв сплошности потока
2.5.1 Одиночная каверна в трубе
2.5.2 Одиночная каверна в соединениях труб (тройниках)
2.5.3 Каверна в местном сопротивлении
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ
РЕЖИМА РАБОТЫ ТРУБОПРОВОДОВ
3.1 Характеристическая форма уравнений гидравлического удара
3.2 Разностная сетка
3.3 Выбор параметров расчета
3.3.1 Время счета
3.3.2 Шаг счета
3.4 Основные расчетные соотношения
3.4.1 Конкретизация расчетных зависимостей
3.5 Расчет во внутренних точках
3.6 Расчет на границах
3.6.1 Разрешение граничных условий при расчете дюкерного перехода
3.6.1.1 Примыкание к внешним частям трубопроводной сети
3.6.1.2 Соединение трубопроводов
3.6.1.3 Расчет истечения под уровень
3.6.2 Разрешение граничных условий при расчете напорного канализационного коллектора
3.6.2.1 Примыкание к насосной станции
3.6.2.2 Примыкание к камере гашения энергии
3.6.2.3 Места установки обратных клапанов
3.7 Учет возникновения разрыва сплошности потока
3.8 Проверка методики расчета
3.8.1 Решение задачи численным методом
3.8.1.1 Расчет во внутренних точках
3.8.1.2 Расчет на границах
3.8.2 Решение задачи аналитическим методом
РАСЧЕТ НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ВОДОПРОВОДНОГО ДЮКЕРА
4.1 Схематизация объекта
4.2 Расчет на границах
4.3 Начальные данные
4.4 Результаты расчета
4.4.1 Динамика процесса
4.4.1.1 Динамика процесса при разрыве одной трубы
без учета разрыва сплошности потока

4.4.1.2 Динамика процесса при разрыве одновременно
двух труб без учета разрыва сплошности потока
4.4.1.3 Динамика процесса при разрыве одной
трубы с учетом разрыва сплошности потока
4.4.1.4 Динамика процесса при разрыве одновременно
двух трубы с учетом возникновения разрыва сплошности потока
4.4.1.5 Конечная стадия переходного процесса
4.4.2 Анализ влияние места расположения аварии
вдоль трубопровода
4.4.3 Расчет параметров потока при изменении величины отверстия разрыва и анализ полученных данных
4.4.3.1 Анализ кавитационных зон
4.4.3.2 Стабилизация потока
4.5 Способ обнаружения места аварии
4.6 Выводы
5. РАСЧЕТ НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА РАБОТЫ
КАНАЛИЗАЦИОННОГО КОЛЛЕКТОРА
5.1 Схематизация объекта
5.2 Расчет на границах
5.3 Результаты расчета
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ В

вятся значительными. Поэтому нужно найти компромисс между точностью расчета и затратами вычислительных ресурсов.
Максимально допустимый по точности шаг счета по времени подбирался путем численных экспериментов например, уменьшающим значением шага (0.1, 0.05...0.02 с) до тех пор, пока шаг счета не перестанет заметно влиять на полученные результаты.
Количество расчетных точек подбиралось таким образом, чтобы число Куранта было как можно ближе к единице, но не больше её

где а, - скорость волны гидравлического удара (5), м/с, т - шаг счета, л А
&х = —— расстояние между расчетными точками.
Это обеспечивает слабое размазывание резких фронтов изменения параметров вследствие численной вязкости. Исходя из этого, оптимальное количество точек можно определить по следующей формуле
где [/] означает целую часть от значения
В таблицах 1 и 2 представлено количество расчетных точек по каждому участку трубопровода в зависимости от координаты места аварии, вправо от точки 2 (рисунки 15 — 16), в таблице 3 — количество расчетных точек по трубопроводу с обратными клапанами (рисунок 69).
Таблица 1 - Количество расчетных точек при шаге г =0.02 (для разрыва одного трубопровода)
Координата места аварии Труба 1 Труба 2 Труба 3 Труба 4 Труба
100 10 113
200 10 51
300 14 46 60 И
400 19 41