长距离有压输水管道充水过程的研究

为研究长距离有压管道充水过程并保证其运行中的安全,针对长距离有压管道的特点,对其充水过程,采取分段处理、依次充水的策略。对于每一段管道,闸门处采用宽顶堰型闸孔出流形式,结合空气阀的排气性质,运用气体状态方程,按小流量充水原则建立数学模型。在不同充水流量和不同空气阀间距下,计算管道内各特征点气体压强变化。计算表明充水流量越大,空气阀间距越长,特征点的气体压强越大,管道越危险。计算结果可为长距离输水管道充水过程的安全评估提供科学依据。     

有压管道充水过程水力特性三维数值模拟

运用Fluent软件建立三维模型,对某调水工程中的一段有压管道充水过程的水力特性进行三维数值模拟计算,采用PISO算法分析了管道充水过程中气体压力、水力要素及两相流流态变化情况。结果表明:充水流量的大小会导致管内气体压力的强烈变化;气体压力变化又会影响进口流速。在水体流到管道后部管壁之前,流线均匀,流态较好;之后气液两相彼此相间,流线错综复杂,流态紊乱,湍流能量较强。建议以"小流量充水原则"对类似输水管道进行试充水操作。     

长距离输配水工程充水方案研究

充水水力控制是长距离压力输水隧洞及管道安全运行关键工况之一,针对大伙房水库输水(二期)工程输配水系统复杂的结构和组成,文章对充水过程物理机理及模型、充水分段、充水流量、排气问题、气液两相流态等进行了研究,通过对充水过程管道特征点气团压力变化、管道内水深变化、管道内水深变化与气团体积的关系比较,制定了分十一段小流量充水控制方案和操作方法。文章的研究成果为长距离输水工程制定首次运行充水和事故或检修后再充水方案提供借鉴及参考。     

南水北调压力管道的水流特征及进排气措施研究

压力管道输水系统的气体积聚及其危害,很多文献中都有论述,但压力管道的水流特征及进排气措施研究却少有记载。目前对于压力管道的进排气阀设置,国内还没有系统的计算方法,实际工作中存在着不少困难。文章根据压力管道的水流流态特征、水运动规律和特点,将管线的纵剖面分解为上坡段、长水平段和下坡段,管线高点、低点和坡度变陡点等特征单元,通过分析压力管道初次运行前的充水过程、检修时的排水过程、以及正常运行过程这三种工况的水流流态,提出了空气阀设置应当遵守区别对待、小流量充水和空气阀类型同其任务相一致原则及其设置方法。     

管道充水水力瞬变模型相似律

管道充水过程是一种非常复杂的水力瞬变过程,水流将经历从无压流变成有压流的流态转换。本文通过分析管道水击与无压非恒定流的模型相似律,证明只要满足管道水击模型相似律,则管道无压非恒定流模型相似律自然满足。在此基础上,对于依靠重力自流充水的管道系统,给出了管道充水模型的相似律、设计方法和实例。实例表明,当管道沿线合理地设置了通气孔时,管道充水的自由液面流动水面气体压力、密度变化非常小,可以视为无压流动,并且当通气孔内风速小于100m/s时,通气孔内气体压强、密度变化微小,可按不可压缩气体考虑。     

万家寨引水工程北干线有压倒虹吸管道充水过程研究

为了充分发挥万家寨引水工程北干线在长距离输水管路的潜在效益,基于北干线有压的1#、2#倒虹吸PCCP管道工程,以1#倒虹吸朔州在线调流阀前管道充水过程为例,分析研究了考虑空气阀作用工况下可能产生的水击压力以及不同的充水流量下1#倒虹吸沿程控制点的充水时间。研究成果为万家寨引水工程北干线充水过程研究提供了理论基础。     

具缓冲功能进排气阀解决管道气阻流量偏小问题的实践研究

阿拉山口供水工程运行中曾发生过管道爆管,为不影响供水,采用全线维持在低压力下的充水运行方式,管道虽达到了一定的输水流量,但达到设计流量较困难。在这种情况下,如何使管道达到设计输水流量是本文解决的主要问题。本研究提出了管道首端进排气阀宜选具有缓冲功能进排气阀,且布置间距要小的新设计理念,这种设计理念不但可以解决阿拉山口供水工程中出现的输水流量问题,同时也为我国类似条件的供水工程提供指导和借鉴。     

某水电站压力管道排/充水管控策略研究

某水电站进水口闸门充水阀无法采取局开运行前提下,通过对压力管道上平段、竖井段、下平段及尾水管排充水进行研究分析,取消压力管道排充水稳压过程并分段制定排充水管控策略。经机组检修期试验验证,该管控策略在保证电站安全,避免水位下降或上升速率过快引起结构破坏情况下,缩短了压力管道排充水时间,并为水轮机组检修提供了有效保障。     

对船闸输水过程的点滴见解

船闸是靠闸室充水和放水来调节航道水位,以实现船只通航的建筑物。由上游航道向闸室充水以及由闸室向下游放水,分别通过设于上、下闸首的输水廊道,并由廊道闸门控制。在正常设计通航水位条件下,输水过程决定于廊道门过流面积、闸门开启速度和闸室面积。输水过程,主要是输水时间和最大瞬时流量,对船闸通航效率和船只安全     

长距离重力流倒虹吸管道充水过程控制

长距离重力流倒虹吸管道系统在充水过程中由于管道内大量气体存在,运行工况复杂,充水过程中极易造成运行事故。本文以天水市城区引洮供水工程秦州段管道充水过程为例,从充水前准备、管路充水、注意事项、常见问题处理等方面对充水过程控制进行探讨,可为同类工程运行提供参考。     

原型观测在十三陵蓄能电厂2#水道系统安全检查中的应用

通过对压力钢管运行期原型观测及分析，掌握了2#水道系统压力钢管关键部位的安全状况。为2#水道系统首次检查提供了严谨的决策依据。2#水道系统放充水期间的实时监测成果，不仅真实地反映了压力钢管的受力变化情况，而且检验了原型观测设施和仪器的可靠度，通过实践证明多数仪器都能灵敏的反映压力管道的实际运行情况。     

安装有空气阀的输水管路系统空管充水过程瞬态分析

在输水管路系统中,空气阀在预防水柱分离及再弥合水锤方面发挥着关键作用。现有空气阀的应用研究多集中于满管流状态,但对于空管充水阶段空气阀的水锤防护研究较少。为此,本文建立了空管充水过程中空气阀的数学模型,提出了一种基于改进牛顿迭代法和直接求解法相结合的求解空气阀模型的计算方法,分析了进气阀、普通进排气阀和进气微排阀3种类型的空气阀在曲折管线空管充水过程中的水锤防护效果。定量分析表明,为预防空管充水过程中出现的水柱分离及再弥合高压水锤,选择大口径进气,微量排气的空气阀最为合适。该研究对安装有空气阀的输水管路系统的空管充水瞬态分析具有一定的参考价值。     

长距离管道输水工程空气阀的配置优化设计

为研究长距离管道输水工程空气阀的配置设计思路及作用,以龙河口引水工程为例,对输水管道中重力流管段和加压输水管段分别采用理论计算和水力过渡过程计算方法进行全面分析。结果表明,在重力流管段末端设置流量调节阀且确定其启闭程序后,管段中空气阀仅需满足充水过程中排气要求即可;加压输水管段中水体汽化压力随空气阀口径增加而增大,减小空气阀口径有利于水锤防护。研究成果对于长距离输水管道空气阀配置具有一定参考价值。     

单立管排水系统通水能力的试验研究

研究单立管排水系统的通水能力和气压波动情况,考察底部排出横管管径和排出横管连接弯头等因素对立管压力波动的影响.结果表明,当公称外径dn110的排水立管底部采用2个45.弯头连接dn110的排出横管时,单立管伸项通气系统的通水能力约为4.8 L/s;放大底部排出横管管径并不能有效提高单立管系统的通水能力;设置2个45°弯头连接排出横管稍微改善了立管底部排出的水力条件;本试验测出单立管不伸顶通气系统的通水能力约为3.2 L/s.     

阀门结构在复杂引水管道中引起的自激振动

本文应用数值模拟方法，研究了因阀门密封失效，在串联管路，分支管路中产生自激振动的最大水压力，压力脉动的主频率，管长搭配对振动的影响。研究表明：在不利的管长搭配中，最大水压力能达到三倍静水头。在分支管路中，当分支管中的流量大于某一值时，自激振动就不会产生。     

长距离输水工程中管路进排气设计的几个问题

长距离有压输水管路经常由于排气阀的质量问题或设计选择不当而造成过经济损失，本文根据国内外对有压输水管道气水两相流的最新理论研究和实验成果，对我国和某些国外进排气网的蛄构原理进行分析，论述长距离有压输水管路进排气阀的选型设计问题。     

控制输水管道瞬态液柱分离的空气阀调压室

本文提出了控制输水管道瞬态液柱分离的新型空气阀调压室，就是在输水线路上设置短管形成局部凸起点，短管顶部密封，然后在它顶部设置空气阀。在正常输水时，空气阀关闭，调压室（短管）充满水体，没有气体。当调压室顶部水压下降到大气压以下时，空气阀进气，在调压室中形成气囊，防止输水管道发生液体汽化现象，或者超过管道承受能力的高度真空压力。当调压室底部水压超过大气压时，调压室中气体压缩，气体由空气阀缓慢排出，避免发生较大冲击水压。     

考虑含气量变化的浆体水击基本方程

压力波的传播速度是影响液-固两相流浆体水击压强的主要因素，而波速与管道的材料和流体的成分密切相关。本文分析了含气量对浆体水击的影响，提出了考虑含气量的浆体水击波速公式，在此基础上推导了考虑含气量变化的液-固两相流浆体水击的基本方程。     

Air flow inside a vertical pipe induced by a free-falling water jet

The air flow induced by a water jet freely falling inside a vertical pipe with its top and bottom both open to the atmosphere was investigated experimentally and numerically. In the experiments, the radial air velocity distribution and the air pressure variation along the vertical pipe were measured. The air drag of the falling water jet was related to the jet surface disturbance and analyzed by introducing the equivalent friction factor. A predictive model was developed for the air flow inside a 3-m-high pipe based on the momentum equation and its results compared well with the experimental measurements. Numerical simulations were also conducted by approximating the free-falling water jet as a continuous moving solid with diameter and velocity varying in the direction of motion. The effects of pipe size on the air velocity profile and the induced air flow rate were examined. The simulation results showed that the streamwise air velocity profiles inside pipes of different sizes approached the same after a certain traveling distance. The maximum induced air flow rate was found at the pipe diameter of about 20 times of initial water jet diameter.