对敷设在下游坝面的高水头大直径压力管道力学性能的研究

敷设在下游坝面的高水头大直径钢衬钢筋混凝土压力管道是近年来发展起来的一种新型管道布置方式及结构型式。笔者通过对李家峡水电站下游坝面压力管道的原型仿真材料结构模型试验,研究了在内水压力作用下压力管道的钢衬、钢筋、混凝土的应力状态及混凝土的弹性变形,以及管道的开裂特征和破坏机理。研究成果表明,压力管道在开裂前,钢材处于低应力状态,混凝土承担大部分内水压力;压力管的钢材、钢筋、混凝土能够可靠协调地联合作用;作为下游坝面压力管道的设计,不一定强求初裂荷载大于设计工作荷载,否则会增加材料用量;混凝土微裂纹对开裂的影响及微观机理,尚须进一步研究。     

地震对海底悬跨管道动水力作用的实验研究

利用水下地震模拟系统,开展了刚性管道在地震作用下的水下模型实验,量测了管道周围流场的变化和管道表面的动水压力.基于Morison方程建立了地震作用下海底悬跨管道的动水作用力模型,按最小二乘原理得出管道的拖曳力系数C_D和惯性力系数C_(M°)通过对实测数据分析得出,雷诺数Re数和K_c数是影响管道受力的两个主要因素.分别对C_D和C_M随Re和K_c的变化趋势进行了拟合,得到C_D和C_M的定量表达公式.本次试验工况下,水深和悬跨高度对管道的受力影响不明显.     

三峡压力管道平面结构模型强度试验研究

结合三峡电站压力管道大比尺平面结构模型试验,对在设计内水压力作用下管道的强度、温度荷载作用下钢材的温度应力以及结构的承载能力和破坏特征作了深入研究。     

深埋供水管道泄漏信号地面监测试验研究

为研究不同条件下管道泄漏信号地面监测结果,展开现场不同管道材质、不同传播距离及不同管道压力条件下深埋管道泄漏信号检测试验。试验结果表明:(1)钢管泄漏信号的时域波形振幅远高于PPR管道,二者相差接近6倍,而信号主频的分布区域相近,均在350—370kHz;(2)管道泄漏信号强度随管道压力增大不断上升, 230kPa、 280kPa、 340kPa及400kPa四个不同管道压力下,主频功率值分别为40.48、 53.36、 62.71及75.40,二者之间符合线性关系;(3)管道泄漏信号强度随传播距离增大不断衰减, 0.50m、 1.00m、 1.30m及2.20m四个传播距离下,主频功率值分别为78.13、 52.36、 47.22及34.14,二者之间符合幂指数函数关系。     

长距离高落差有压重力流输水特性研究

长距离高落差有压重力流输水在城镇尤其是山区城镇供水工程中得到广泛应用,然而这类输水管道爆管事故频发对城镇供水安全构成了严重威胁,通过理论与实例分析了管线长度(L)和高差(H)在发生管线末端关阀水锤时,对管道内部最大水锤压力的影响。研究发现L增加对阀门前端最大水锤压力有消减作用;H增加对阀门前端最大水锤压力有增大作用;L与H同时增加时,共同作用影响阀门前端最大水锤压力。     

脉动压力在板块缝隙中传播衰变机理研究

探讨高坝下游水垫塘内脉动压力在底板缝隙水介质中的传播机理,分析缝隙粗糙程度及堵塞程度对脉动压力传播的衰变影响,进一步阐明脉动压力在水垫塘底板破坏中的作用。基于一维瞬变流模型和特征线法,同时考虑缝隙通道的阻滞作用,对脉动压力在缝隙中的传播进行数值模拟,得出单体板块入口端瞬时感应到低频余弦脉动压力干扰波、出口端分别为盲端和自由端时,不同堵塞系数下底板缝隙中点处的点脉动压力时间过程。分析得出:缝隙中点处的脉动压力是由低频干扰波和由于缝隙中类似于水击的水力瞬变引起的高频波的叠加。受缝隙通道阻滞作用,脉动压力的高频脉动分量在短时间内迅速衰变,时间过程曲线趋于与干扰波同频率的余弦曲线。     

机械系统特性分析中管道水体弹 性模型研究综述

综述国内外在水力-机械系统特性分析中常用的基于泰勒展开的多种形式压力管道内水体的弹性模型,以及近几年研究的最新进展。针对具体算例,结合压力管道内水体的精确模型分析其他各模型的特点和应用条件。分析表明,基于变分理论和Ritz-Galerkin近似法得到的压力管道内水体的弹性模型形式易于解耦、便于应用,能够直观地描述压力管道内水体的高阶水力特性。提出有待进一步研究和分析的主要问题。     

水击流固耦合的判断准则探索

水击理论在进行水击计算时忽略管道结构的动态特性对水击压力的影响。这种忽略对于受很大约束的管道系统的水击计算是可行。但对于实际应用中最大量使用的弱约束管道系统，管道结构的运动和变形可能会对水击压力产生很大的影响。根据管道结构的运动和变形对水击压力的影响进行了研究，阐明了管道有压流系统中流体-结构相互作用的机理，论述了摩擦耦合、泊板耦合，接合部耦合和泊松接合部耦合4种形式，通过典型算例分别研究了管道的轴向运动、弯曲和扭转对水击压力的影响。发现轴向运动对水击压力的影响最大，而管道的弯曲和扭转对水击压力的影响较小。     

高扬程泵站压力管道振动测试及分析

以甘肃景电提灌工程二期泵站的代表性压力管道为对象,研究高扬程泵站压力管道的振源组成及其影响。通过理论分析并结合原型观测数据,对机组运行及开机关机过程中产生的结构振动频率进行识别,确定其动荷载来源。分别统计泵站结构主要部位振动达峰值时不同频率所占比重,计算实测工况各振源对总振动响应的贡献。结果表明:压力管道在开机启动进水瞬间主要振源是水流激励,在稳定运行期间主要振源是机械振动,在停机停水的瞬间主要振源是电磁振动。     

关于浆体水击压力波波速的实验研究

在浆体水击的研究中,压力波波速是一个重要参数,它不仅关系到压力的增高,管道壁厚的选择,而且关系到管道运行中泵站及阀门的启闭.本文重点分析了影响浆体水击压力波波速的因素,推导了不同条件下浆体水击压力波波速的公式,并通过实验,对公式进行了验证.