对直接水击计算公式的探讨

本文根据阀门逐渐关闭时,产生三角形水击起始波的假定,推导出直接水击压强的计算公式,以及直接水击时,存在一个最大水击压强的理论值。还进一步论证了,水击波传播速度与阀门关闭时间无关。     

多重阀门关闭降低高压管道水击压力的机理和实验研究

高压管道中阀门的关闭会产生水击压力,水击压力过大会破坏管道系统,造成严重的安全事故。提出一种多重阀门关闭降低水击的新方法。为了得到管道内水击压力,采用CFD软件仿真进行计算。多重阀门关闭方法相较于一般的单个阀门关闭,有效地降低了管道中产生的水击压力;并通过试验验证了多重阀关闭方法的有效性。在此基础上完成了双阀门关闭模型的各参数影响水击压力数值的模拟仿真计算,得到上游阀门开度、阀门关闭速度、两阀门间距对水击压力的影响规律。通过对比三阀门关闭模型的水击压力模拟仿真计算,得到双阀门是最优选择的结论。研究结果提出了一种降低高压管道中的水击压力的新方法,对高压管道的安全输送有重要意义。     

基于阀门关闭策略的重力流管路水锤控制分析

在输水管路中一旦出现水锤问题,不仅严重影响输水工程安全,还会制约输水工程的进一步发展。重力流作为高效节能的输水方式,有必要对其阀门关闭方式进行研究,改善水锤问题以提高安全性。以MATLAB为工具进行数值模拟计算,先对阀门两阶段调节分析,发现先快关后慢关的阀门关闭方式对水锤的控制效果优于先慢关后快关方式;再对阀门两阶段关闭方式中的快关时间和快关关闭量影响因素进行研究,发现采用"4 s快关65%,16 s慢关35%"连续两阶段关闭方式能够有效控制水锤,而且阀门的关闭量是影响管路中水锤压强的主要因素;进一步分解阀门的快关和慢关关闭过程,增加动作次数,采用"1 s快关35%,3 s快关30%,12 s慢关25%,4 s慢关10%",水锤最大压强得到抑制,同时阀门完全关闭后的压强波动情况也得到改善。将在两阶段间加入时间间隔的关闭方式与连续两阶段的关闭方式进行对比,发现前者对水锤问题也能发挥良好的控制效果。因此,在设备无法满足多次连续动作时,采用在两阶段间加入时间间隔的关闭方式也能有效的控制管路水锤。     

液流旋启式止回阀阀内流场数值模拟

为了研究液流旋启式止回阀在工程实际中的动态特性以及产生的振动、噪声及阀瓣运动特性,采用了计算流体力学方法建立阀瓣运动模型和三维几何模型,对其在开启、稳定、关闭阶段的阀瓣运动特性与流场变化情况进行仿真计算,通过可视化研究,获得阀内流场的速度矢量图、压力云图以及阀瓣的运动曲线。数值模拟结果表明:由于液流旋启式止回阀自身结构问题,阀瓣旋起造成径向上受力不平衡,开启时流速较大区域位于阀瓣四周缝隙处,最大流速随着进口压力的线性递增不断增加并以射流的形式往出口喷出,伴有振动和噪声;稳定工作时,阀瓣旋启,阀门处于完全开启状态,流道畅通,最大压力分布区域位于止回阀底部;关闭时进口端压力减小,阀瓣自重导致阀门关闭,阀门出口处产生涡流,造成涡动与水击。模拟研究结果可为液流旋启式止回阀的结构参数设计和优化提供参考。     

最优水击及最优开度的探讨

水轮机的开度变化规律对水击压强影响很大,反应十分灵敏。本文主要从理论上探讨在相同的T_s值下,找出一种最优的关闭规律,使相对水击压强ζ值小于任何关闭规律下的最大相对水击压强ζ_(max)值,相应于这种最优关闭规律下的开度称之为最优开度,而在最优开度下发生的各相同号等值正水击称之为最优水击,其值小于一相水击值或末相水击值。文中提出最优水击及其最优开度的计算公式和推导、计算举例,时一相水击(高水头水电站)和极限水击(中低水头水电站)的分析计算。水击压强是设计水电站的压力水管和进行机组强度计算必须计入的一项主要动荷载在相同的T_s值下,采用最优开度可以减小水击压力,从而可以降低建筑物和机组之造价。初步研究表明,对水头200米以上的高水头水电站来说,采用最优水击计算法更具有明显的经济价值。当然,采用最优开度后,相应地要求水轮机的调速设备必需具有相当高精度的分两段不同等速的关闭装置。     

抽水蓄能电站极端甩负荷工况球阀协同调节

为解决某些抽水蓄能电站设计方案在极端甩负荷工况下单纯采用优化导叶关闭规律的策略不能将蜗壳和尾水管压力限制在允许范围内的问题,提出了一种进水球阀与导叶协同调节的过渡过程控制策略,并通过一维数值模拟评估了导叶关闭规律、水泵水轮机特性及球阀关闭规律等因素对机组转速、蜗壳及尾水管压力的影响。工程实例表明:进水球阀协同导叶参与调节的控制方式对机组转速、球阀进口压力以及尾水管进口压力的第1波变化影响较小,但可显著降低机组转速和球阀进口压力的第2峰值,提高尾水管进口压力的第2波谷值。该调节方式还可有效避免机组进入小开度下的"S"形不稳定区,达到改善水击压力和减小压力脉动的效果。     

基于改进的水击方程的计算程序编制与应用

基于改进的水击方程,用矩形网格差分格式及其算法原理,研究了特征线求解水击的方法,用C＋＋语言编制程序,对水平放置的简单管道在阀门逐渐关闭时的水击进行了模拟计算,并分析了计算结果的合理性。     

四等奖:旋启式水阻可控缓闭止回阀——1988年度国家发明奖获奖项目简介

单位:清华大学L程力学系 武汉阀门厂 发明人:王学芳、雷赤斌、叶宏开、汤荣铭、李滨江、余钢 旋启式水阻可控缓闭止回阀属于给排水管系的防倒流及防水锤装置。装置由阀体,水阻尼缸,缓闭调节阀,控制管路构成。事故停泵时,能控制水倒流,具有阀门关闭速度可调,防止水击,保护水泵及管路的功能。 新型止回阀,有合理的防水锤的关阀程序,克服了一般止回阀停泵关闭时水锤严重的缺点;运行输水时,阀瓣能稳定开到设计位置,不漂动,不摇摆;工作阻力比一般止回阀小20%～30%,寿命长,节能显著。 本阀门是据根水流瞬变理论,综合考虑装置的动态特性方程后,编…     

给水管网事故时确定最优关阀方案

为了缩短给水管网系统事故抢修时的决策时间，减小经济损失，提出了最优关阀方案，即在受事故影响的停水区域最小的前提下，关闭阀门数目最少的方案．应用深度优先搜索法，结合单事故点和多事故点两种情况，给出了事故时确定最优关阀方案的算法．在此基础上建立了旅顺口区给水管网事故分析系统．     

复杂管道水击计算的电算方法及通用程序

本文讨论由多根串联、分叉管组成的复杂管道,水击计算的电算方法。提出了末端条件为阀门、孔口、封闭端,阀门启闭规律为曲线(含直线),以及同、异步启闭等各种情况下,计算正、负水击的电算通用程序。安徽省流源水电站引水管道设计时,采用本程序计算水击,很短时间内,为设计者提供了满意的成果。     

影响重力输水系统中关阀时间的因素分析

在重力输水系统中,管道末端关阀检修操作如果不当,会引起关阀水锤。消除水锤的安全措施很多,但是最经济、有效的方式是延长关阀时间。对影响关阀时间的因素进行了分析,并得出了一般结论。     

新型双向旋球阀工作过程动力学仿真分析

针对具有双向硬密封功能的新型旋球阀的工作过程建立了动力学模型,采用Gear预估-校正算法对新型双向硬密封旋球阀工作过程动力学模型进行了求解和分析.结果表明,由于阀板的偏心结构,新型双向硬密封旋球阀开启时所需要的扭矩比关闭时所需要的扭矩要小;在水流为5 m/s的情况下,新型双向硬密封旋球阀开启时施加在轴上的扭矩不得大于5 500 N.m,关闭时施加在轴上的力不得大于4 650 N.m,否则引起水锤现象.     

压力供水管路事故停泵时缓闭蝶阀关闭方式的优化

为控制长距离有压输水管路的水锤压力,运用特征线方法,结合某实际工程,对长距离有压输水管道系统的事故停泵过程进行了计算,得到缓闭蝶阀不同关闭时间和关闭方式下各管段内沿程的最大和最小水锤压力以及相对空化体积数.计算结果表明,不同缓闭蝶阀关闭方式下,管内展现出不同的水锤特性,直接体现在管道的相对空化体积及空化区域上.通过对比分析,提出相对最优的缓闭蝶阀关闭时间和关闭方式.     

有压输水管道系统含气水锤研究

通过模型试验研究有压输水管道系统阀门关闭时间对汽化时间和弥合水锤压力的影响,管道中的含气量对弥合水锤压力的影响．研究结果表明,在有压输水管道系统中,弥合水锤压力与汽化时间的大小有密切关系,计算机数据采集的频率对水锤压力的波形有明显影响．建立了含气水锤的气泡一离散数学模型并进行了数值计算,数值计算结果与试验测试值是吻合的．     

大规模输水隧道水锤效应三维数值模拟

为研究大型输水隧道的水锤效应,提出基于任意拉格朗日欧拉(ALE)流固耦合技术的三维水锤分析方法,并通过算例与实验结果进行相互对比,验证了该仿真方法的有效性.基于多尺度仿真技术,建立了某大型输水隧道土体-结构-水体三维耦合非线性有限元模型,并利用所述分析方法,结合混合显式积分算法及其并行技术完成三维水锤效应的模拟计算.结果表明,水锤压力随阀门关闭时间延长及隧道长度减少而减小;隧道结构受水锤影响最大的部分出现在靠近出口处.     

抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化

为了改善抽水蓄能电站的传统两段导叶关闭规律优化效率较低的缺陷,对一种先延时再直线关闭的特殊关闭规律进行了研究。采用延时直线关闭规律和两段关闭规律对不同转轮特性、不同额定水头的抽水蓄能电站进行了过渡过程仿真计算并对结果加以比较。延时直线关闭规律能显著地降低最大水击升值和机组转速升值,并且仅有两个控制变量,因而易于优化。在其延时段,可利用可逆机组甩负荷后转速上升和机组流量相互抑制的特点而提高关闭规律的优化效率。     

泵站水锤特征线电算解法及其在陕西东雷泵站中的应用

本文对泵站水锤特征线电算解法的原理、方法和步骤进行了论述。并以装有两阶段关闭碟阀的大型泵站为例,探讨了碟阀关闭程序对水锤特性的影响,从而找出最优调节方案,为泵站安全运行提供了可靠依据。     

输油管道液柱分离模拟

为了研究输油管道在不稳定流动过程中,因轻质组分挥发、气泡聚集而形成的液柱分离现象,建立了水击分析数学方程.基于分相流模型,采用特征线法、有限差分法将偏微分方程数学模型转化为代数方程组,并采用Newton-Raphson法进行求解,给出了分析步骤.最后,采用VC++开发了仿真程序,分析了输油管道中途截断阀突然关闭时,阀后管道拔高点处的水力瞬变工况.同时,还分析了初始油品中的含气率对液柱分离的影响.结果表明,当含气率大于10-6时,初始含气率越大,管道拔高点处低压持续时间越长,压力响应越滞后,液柱弥合压力越大;否则,可以不考虑含气对水力瞬变的影响.