瞬态多阀调节流体过渡过程最优控制的研究

着眼于水锤发生源的主动控制 ,对于长距离输水系统的水锤现象提出了瞬态多阀调节最优控制理论 .以两阀调节 (两阀位置分别位于泵出口和管路中间位置 )为例 ,数学模拟了瞬态多阀调节的流体过渡过程 ,并结合工程实例对上述数学模拟进行了验证 ,计算结果表明该法是可行的 .     

泵站水锤阀调节防护试验研究

本文结合石台寺泵站的工程实际,进行了事故停泵水锤的阀调节防护措施的模型试验研究,分析了水泵出口阀的关闭特性对水锤的影响和两阶段关闭阀调节的水锤防护特性,提出了确定最优关阀程序的方法。     

长距离压力输水工程水锤防护研究

水锤是影响长距离压力输水工程安全运行的一个极为重要的因素.针对长距离压力输水工程特点,采用水锤计算的特征线法,对两座长距离压力输水工程的水锤防护措施进行了分析.优化了一长距离有压重力输水工程防护水锤的蝶阀关闭过程.提出了空气阀组概念,水锤分析表明,采用空气阀组和两阶段关闭蝶阀联合作用可有效地防护长距离加压输水工程中水锤危害.     

缓闭式空气阀水锤防护效果研究（“研究生论坛”稿件）

为了研究缓闭式空气阀的水锤防护效果,在传统空气阀数学模型的基础上,根据缓闭式空气阀的工作原理,运用水锤理论和特征线方法,建立了缓闭式空气阀的数学模型,并给出了其求解方法。通过算例计算,比较了缓闭式空气阀与传统空气阀的防护效果差异,分析了影响缓闭式空气阀防护效果的各项因素,并给出了各项影响因素的最优值。计算结果表明,缓闭式空气阀能有效地防护负压、降低水锤正压,其防护效果与节流板位置变化的临界压力以及节流板孔口和空气阀孔口的面积比有关。研究成果为缓闭式空气阀的设计和运行管理等提供了科学依据。     

高起伏长输管线水锤模拟及防护方案优选

针对长距离、高起伏、首尾落差不大的输水管线水锤防护方案难以准确确定的问题,建立了水锤防护设备模型,并以特征线法对其进行求解．分别以双向调压塔、单向调压塔、真空吸气阀为管线负压防护设备,模拟分析事故停泵管线水锤防护效果,最终确定最优水锤防护方案．结果表明,在管线坡峰处综合使用空气阀与真空吸气阀,水锤防护效果最好．     

压力空气罐对火电厂补给水系统瞬态负压的防护研究

采用数学模拟方法进行了压力空气罐对火电厂补给水系统瞬态负压的防护计算研究，分析了空气罐内气体状态、初始气体容积、初始气体压力等参数对管路瞬态压力变化的影响。指出气体状态、初始容积、初始压力不仅影响瞬态压力大小而且影响瞬态压力波动周期，具有压力空气罐的输水系统水泵失电后其管线瞬态压力变化过程具有马鞍型形状，采用压力空气罐可有效保护火电厂补给水系统免遭瞬态压力破坏，其防护效果与空气罐安装位置及运行参数有关，空气罐愈靠近水泵出口，消除管路瞬态负压的作用愈显著。     

高扬程取水泵站水柱分离与断流弥合水锤防护措施

高扬程取水泵站容易发生多处水柱分离和严重的断流弥合水锤危害.结合工程实例,探讨了在事故停泵水锤过程中,注气阀、单向注水装置等水锤防护措施的作用机理,且按水锤基本理论选用了布置方法,建立了单向注水装置边界条件数学模型,并对泵站各种工况下的停泵水锤进行了计算和对比分析.结果表明,对于高扬程取水泵站,合理布置和设计注水装置可以有效地控制水柱分离和断流弥合水锤.     

调压井在复杂泵系统水锤防护中的应用

以山西省引黄入晋抽水系统为研究时象．建立了复杂抽水系统水力过渡过程计算的边界条件数学模型，并对以调压井和可控间作为防护手段的抽水系统事故停泵水力过渡过程进行了计算，提出了调压井稳定要求的经济断面．大量计算表明，有效地设置调压井并合理地确定可控阀的关阀程序，可避免抽水系统中水柱分离的产生，同时将压力管道中水锤压力的升高限制在允许的范围内．     

泵出口附近设单向调压塔水锤的防护计算

根据水锤计算的特征线法,建立了泵出口附近设单向调压塔水锤计算的数学模型,结合榆中钢厂供水泵站的工程实际,提出了长管道供水泵站采用多功能水泵控制阀、单向调压塔、进排气补气阀对事故停泵水锤的防护措施．通过计算机模拟计算,得出了事故停泵多功能水泵控制阀的最优操作程序和单向调压塔的容积,结合该泵站的管线布置提出了设置补气阀的数量和具体位置．通过该泵站实际运行表明,这些水锤防护的综合措施,可较好地解决长管道供水泵站的水锤防护问题．     

悬挂式缓闭减水锤止回阀的关阀特性研究

本文详细研究了悬挂式缓闭减水锤止回阀在事故停泵期间的特性以及由停所引起的流体瞬变效应与阀的减水锤效果。应用以液缸为控制系统的阀的各部分的运动方程，联同泵的压头平衡方程、转速平衡方程及管内瞬变流特性方程，构成计算的基本方程组。采用特征线法及牛顿－雷伏生法求解了管内全流场。得到了停泵后管压力随时间的变化情况以及泵及止回阀在停泵期间的运动情况。获得了悬挂式缓闭减水锤止回阀的减水锤效果，并对不同的参数所得的结果进行了比较。     

“V”形输水管道爆管过渡过程分析与事故控制策略优化

爆管事故是"V"形输水管道运行中可能发生的极端工况,控制外泄流量、防止隔断阀关闭产生2次爆管是爆管事故处理应关注的2个方面.结合工程实例,研究了爆管位置、爆管面积、爆管历时等不确定因素对爆管水力过渡过程的影响,建立了隔断阀关闭规律的优化模型并采用免疫粒子群算法求解,研究了关闭滞后时间对爆管控制效果的影响.结果表明:1)爆管点越低,爆管面积越大,外泄流量越大,爆管点上游正向过阀流速和爆管点下游反向过阀流速越大.2)爆管点既是水锤发生的根源,又具有压力释放作用,最大水锤压力随爆管面积的增大呈现"先增大、后减小"趋势.3)以管线水锤压力和过阀流速最小为目标函数,以上下游隔断阀的关阀序律参数为决策变量建立优化模型,采用免疫粒子群算法(IAPSO)进行求解,可以在保证安全的前提下,尽快关闭阀门,减小爆管损失.     

多种防护措施联合应用的长距离输水管道水锤消除研究

针对长距离有压输水管道易发生水柱分离水锤危害,对常见水锤防护设备的特点进行了分析,主要介绍了调压塔和超压泄压阀的特点,并结合一典型输水工程案例,采用特征线法,建立水锤计算模型,对分别采用单一防护措施和多种水锤防护两种方案进行了对比研究,结果表明:多种防护措施联合应用可以很好的保证系统最大水锤升压平稳降至管道承压以内,消减管路负压,防止管路断流,消除断流弥合水锤,确保管路系统安全可靠运行.     

一维水锤问题的格子气自动化

给出一维关阀断流水锤问题的时间，空间，流体完全离散的格子气自动机。     

长距离高扬程输水管道水锤防护计算研究

长距离有压输水管道易发生水柱分离并造成水锤危害,尤其以高扬程多起伏管道水锤防护难度最大,发生水锤的可能性最高。根据长距离高扬程输水管道系统的特点,运用水锤理论和特征线法,并结合北方某供水工程实例,采用阀门拒动作、缓闭式止回阀、空气阀等防护措施,模拟分析事故停泵管线水锤防护效果,最终确定最优水锤防护方案。结果表明,在泵出口安装缓闭式蝶阀,在管线局部高点处设空气阀,水锤防护效果最好。     

长管道泵系统中空气阀的水锤防护特性模拟

针对长距离供水系统的特点,运用水锤理论和特征线方法,对不同管路系统进行水锤防护计算分析,并以广东省大亚湾供水系统为对象,重点对采用空气阀作为事故停泵水力过渡过程防护的可行性进行了分析与论证.计算结果表明,在特定条件下空气阀也能较好地抑制液柱分离的发生并有效地进行水锤防护.     

确定泵系统阀门最优关闭程序的VS法研究

提出了确定泵系统阀门最优关闭程序的ＶＳ法，并对京西第二水源工程进行了计算分析．该方法较以往的方法在理论上有所创新，且能更好地确定控制泵系统水锤的最优关阀程序．该方法对工业供水系统、输油系统及抽水蓄能电站的水力过渡过程计算及其控制具有实际指导意义．     

给水管网水力瞬变分析(2)

继文(1)提出数值方案后,本文完成了计算程序编制,并对典型环状给水管网总管及网间管段阀门关闭过程产生的水力瞬变进行了计算分析.结果表明阀前阀后管段中的关闭水锤较管网其它管段要大得多;按本文计算所用的阀门特性,水锤压力急剧上升时的阀门开度低于2%,控制好此后的关闭过程对降低水锤有利;延长给水总管阀门关闭时间有利于降低关闭瞬间水锤.本文方法具有良好的收敛性,可用于实际进行工程问题分析.     

可逆式机组甩负荷水力过渡过程的优化

深入分析了高水头混流可逆式水泵水轮机和球阎各自流量特性的特点，提出了在过渡过程中将导叶和球阎动作相配合的调节规律优化思路．通过对某高水头抽水蓄能电站水力过渡过程的计算分析表明，这种调节规律能大幅降低水锤压力，有效防止反“S”区的水力振荡．     

泵站供水系统水锤防护措施优化

为确保泵站供水系统的安全运行,通过对供水系统水锤防护措施的多方案分析研究,优选了溢流式调压塔．调压塔紧邻泵站布置,有利于消减水泵开停机产生的水锤压力,供水系统运行安全可靠．泵站工程运行实践验证了水锤防护设计方案的合理性．     

长管道泵系统水锤计算软件的开发及应用

采用Visual Basic6.0开发了长管道多泵并联系统水锤计算的可视化软件.软件的数学模型中对水锤计算采用的是目前较成熟的特征线法,并在边界条件处理中考虑了多种可能的情况.软件可进行多台并联泵中一台或几台泵的事故停泵或正常停泵的水锤计算,并可在管线中任何位置设置几种常用的水锤防护设施并分析其水锤防护效果.另外,软件还具有计算的动态演进控制功能和计算后处理绘图功能.对广东大亚湾引水工程进行水锤计算的实例表明了该软件的实用性.