长距离重力流输水管路水锤压力数值模拟

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长距离重力流输水管线距离长、支线多、落差大,当突然关闭末端水厂阀门管线则产生破坏性较大的水锤压力。分析水锤特性、采取合理防护措施,可保证输水工程的可靠性,也能降低管路的工程造价。本文结合某输水工程,建立输水管路水锤压力数学模型,研究末端水厂关阀引起的管路压力变化,分析管路水锤压力变化规律,确定管路最大压力及发生位置。通过对管路不同数量的阀门进行同时关阀研究,确定沿程所有阀门同时关闭为输水工程的最不利工况。依据无防护措施下所有阀门同时关闭的数值模拟结果,采用空气阀、超压泄压阀作为该输水管路的水锤防护措施。研究了所有阀门需要关闭时,不同关阀时间、关阀方式对管线水锤压力的影响。(1)无防护措施末端关阀数值模拟计算。根据输水管线布置方案,研究发生水锤现象的各种工况,确定输水管路末端关阀为主要研究对象。对不同数量阀门同时关闭的水锤压力进行计算,分析输水管线水锤压力变化规律,分析管线典型断面上的水锤压力过程,确定最大水锤压力及其发生位置。(2)输水管线水锤防护措施研究。根据无防护措施下关阀的最不利工况数值模拟结果,提出水锤防护措施,对超压泄压阀的数量和界限压力参数进行优化,确定水锤防护选定方案。(3)末端水厂同时关阀时,关阀时间对管线水锤压力影响研究。在管路设置防护措施下,末端水厂同时关阀,关阀时间采用900s线性关闭,管路最大压力较小,沿线无负压。(4)末端水厂关阀顺序对管线水锤压力的影响研究。各水厂自下游至上游依次关阀,管线水锤压力小于自上游至下游依次关阀。各水厂自下游至上游依次关阀与所有水厂同时关阀相比,沿线管路最大压力有一定降低。如果错开沿线阀门的关闭时间,建议采用自下游至上游的顺序关阀,关阀时间300s,每个水厂关阀间隔100s。
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