基于改进4-方程摩擦模型的输水管道水锤压力计算

摩擦耦合是流体与管壁之间相对运动产生粘性摩擦力而形成的边界接触耦合。在流体高频运动的范围内,摩擦耦合的特性变得相对更加复杂,将直接影响管道系统的水锤演化。为了研究在实际管道中水锤的变化情况,本文基于Zielke模型对流固耦合作用(fluid-structure interaction,FSI)4-方程模型(four-equation model,4EM)建立的4-方程摩擦模型(four-equation friction model,4EFM)结合广义不可逆热力学理论(extended irreversible thermodynamics,EIT)进行改进,建立改进4-方程摩擦模型。通过MATLAB软件利用波速调整(wave-speed adjustment,WSA)插值方法的特征线法(method of characteristics,MOC),对新疆生产建设兵团第十三师自压输水管道中的关阀水锤压力进行数值计算,结果表明改进4-方程摩擦模型的计算结果相比4-方程摩擦模型以及其他计算模型与实测值具有更好的一致性,WSA相比其他线性插值方法可以减小插值误差。该改进模型可以应用在计算机中进行长距离重力流输水过程的水锤压力计算。     

咸水对UHMWPE材料摩擦性能影响及微观分析

为研究超高分子量聚乙烯材料在咸水输送过程中的摩擦性能以及微观动态,采用CFT-I型材料表面性能综合测试仪在干摩擦、纯水润滑、咸水润滑3种不同摩擦环境下对UHMWPE材料试样进行旋转摩擦,通过扫描电子显微镜以及表面轮廓仪分析了转速为500 r/min,荷载为50 N,历时为25 min;转速为500 r/min,历时为10 min,荷载为30,50,70,90,110 N;荷载为50 N,历时为10 min,转速为300,500,700,900,1100 r/min等变量因素对UHMWPE摩擦磨损性能的影响规律,以及咸水润滑过程中颗粒的微观运动形态.结果表明:咸水润滑下UHMWPE磨损机制主要为磨粒磨损,其摩擦系数以及磨损量相比干摩擦、纯水润滑均最小,摩擦系数随着荷载以及转速的增大呈现先增大后减小的规律,且随时间的延长呈现下降趋势.咸水润滑在摩擦过程中形成减磨性能强的润滑膜并且析出起到滚珠作用的盐结晶颗粒,可减少UHMWPE在咸水输送中的磨耗,为UHMWPE材料在咸水环境下的应用提供了理论基础.     

大型灌区自压输水管道水锤防护措施研究进展

跨流域调水工程可以解决水资源分布不均、地下水开采严重等当今社会面临的重大问题。地形条件符合的地区利用水的势能进行自压管道输水可以减少沿途水分蒸发、渗漏等问题。但在管道输水过程中水锤问题是值得研究的重大问题,是一直以来管道输水的安全隐患。本文结合国内外专家学者研究现状,对管网铺设管径选择,水锤防护措施以及组合技术,阀门启闭方式与历时,水锤防护中的软件应用作了研究分析,并对防护技术前景做了展望。