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水利工程论文-有气阀的长距离输水管道流动特性分析与应用.doc

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水利工程论文-有气阀的长距离输水管道流动特性分析与应用.doc

水利工程论文-有气阀的长距离输水管道流动特性分析与应用摘要:长距离输水管道为了补(排)气需要安装气阀,气阀工作时在阀附近的管道内会形成空穴,并且以气阀为中心,上下游管系、空穴和气阀组成一个局部的小系统,形成管系水流特性、空穴参数和过阀气流特性的连续同步变化,并使管内出现振荡流动。本文通过计算实例对过阀气流参数按等熵流动过程计算,空穴参数按等温过程计算,上、下游管系内的水流特性则按非定常流动计算,其计算结果基本符合实际情况。由此得到的过阀气流的质量流量,可用于选择气阀的过流面积,而管系内水流的振荡流动特性,可供管道系统设计、气阀布设安装时参考。关键词:气阀输水管道特性计算长距离输水管道在开始输水、停止输水和流量调节的不同工况下,需将管内空气排出或将管外空气补进管内,以便保证管道系统能安全正常输水。所以在管道系统的高点、转弯及辅助装置前后等部位,要安装一定数量的气阀,用以排出和补进空气。而气阀作为兼有容性和惯性装置特性[1]的辅助元件,它的工况受输水管道系统运用特性的制约,反过来它也要影响管道系统的流动特性,结果气阀附近管道内的水流呈现出瞬变流特性,使得阀的边界条件十分复杂。由此给阀的特性参数的计算、选型和布设安装及输水管道系统特性的深入研究等都带来一定困难。正因如此,对装有气阀的输水系统特性全面计算研究实例少见,而又由于这类输水管道内水流的瞬变特性,对气阀流量特性进行试验研究的也不多见。本文在引黄入晋工程南干线联接段模型试验研究成果的基础上,对气阀工作特性、空穴特性和上、下游管段内水流特性进行数值计算,从试验和计算两方面拓展了这类输水系统及气阀特性的研究工作。试验研究结果已表明,气阀工作时,其附近管系内会产生空穴,使得气阀流量特性、空穴特性及阀上、下游管内水流特性彼此互相联系互相制约,具有明显的非定常流特点。为此在研究计算时,把包括这三部分的管段作为整体,从非定常方程组出发,分别确定气阀,空穴和上、下游管系的边界条件,使计算真正符合这类长距离输水管道运用的实际情况,从而为阀的特性参数的确定,气阀选型及安装位置的确定等工程问题的解决提供实验和计算依据,也为安装有气阀的输水管道水流特性的深入研究提供一个范例。选型时气阀的流量特性是重要参数,为此在水工模型试验时实测了气阀在排(补)气时的流量特性,并与计算得到的流量特性比较,二者规律基本吻合,这一结果说明:(1)空气通过气阀

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