悬浮管道水锤压力与振摆特性试验研究

悬浮管道由于管道淤堵或者管道阀门启闭会在管道中产生水锤效应并导致管道产生振摆现象,水锤压力和振摆幅度会受到管流流速、管道阀门关闭时间和管道长度富余度的影响.为了研究上述因素影响,开展了悬浮管道物理模型试验,试验过程中监测了管道水锤强度和振摆幅度.试验结果表明:阀门关闭时间越短,管道流量越大,悬浮管道水锤压力和振摆幅度则...     

山丘区自压输水管道水锤计算与模拟方法

为了准确预测和防护山丘区自压输水管道的水锤破坏,提高管道输水的安全性和可靠性,针对山丘区自压输水管道落差大、距离长和地势起伏的特点,提出将输水管道划分为弯曲段和带倾斜角度的直管段,利用极限思想将弯曲管段基于切线的曲线拟合矢量化方法,拟合为沿管道中心线具有相同过流断面的多段等效短管;采用拟合等效短管和倾斜直管相结合的方法进行水锤计算,建立了自压输水管道的数值计算模型.以陕西省千阳县一自压管道输水工程为例进行了验证分析,通过模拟管道末端阀门不同关阀时间的水锤压力变化规律,得出最优关阀时间为50 s≤T≤120 s,提出了相应的水锤防护方案.结果表明该方法的计算和模拟精度高,可为山丘区长距离自压管道输水工程建设与管理提供参考.     

不同关阀规律与出水口形式对管路水锤的影响

为了研究事故工况下管线末端阀门不同关闭方式对管线末端水锤及整体水锤压力的影响,针对长距离有压输水管道建模计算存在管线简单、求解信息种类少、数据量大的特点,采用特征线法对山东莱城发电厂供水管路水力瞬态过程进行了模拟,分析了不同关阀规律对管道末端水锤的影响.结果表明,出口阀门的关闭规律对末端水锤的影响很大,由于受阀门自身限...     

事故停泵水锤对压力管道的影响

介绍了大战场泵站的基本情况，对该泵站由于事故停泵水锤造成压力管道破坏的现场进行了调查．基于水锤理论并运用水锤特征线法，建立了事故停泵水锤计算的数学模型，模拟了事故停泵水力过渡过程中的水泵参数及压力变化过程，绘制了该泵站事故停泵的最大、最小水头包络线．通过计算结果及对泵站压力管道破坏情况的分析，得出此次管道破裂是由于事故停泵产生过高水锤压力，沿管线多处出现负压，管道存在质量问题等原因造成．提出的解决方法是更换破坏的管道，同时在管道凸起（3^#镇墩）K0＋075处及（6^#镇墩）K0＋201处设进排气补气阀，防止事故停泵时管道产生过大的负压．     

长距离重力输水管路水锤特性及其防护措施

进行水锤特性分析和采取合理的水锤防护措施，对于保证输水工程的安全可靠性和降低管路工程造价具有重要意义。结合工程实例阐述了长距离重力输水工程管路中关阀水锤特征，探讨了多功能井和手动泄压阀的功能原理及有关参数确定方法，建立了多功能井和泄压阀的边界条件数学模型，并对各种工况下的关开阀程序进行了优化计算。通过大量计算分析，结果表明多功能井和泄压阀可以有效地控制管路水锤。     

山丘区自压输水管道水锤防护措施研究

【目的】避免山丘区自压输水管道因水锤而遭受破坏,保障管道的安全运行。【方法】针对山丘区地势起伏的自压输水管道中水锤现象正负压较大的特点,以陕西省千阳县一自压输水管道工程为例,依据水锤基本计算理论,采用倾斜直管和拟合等效短直管相结合的数值模拟方法,分别模拟各个驼峰断面设置进排气阀和末端控制阀门断面前设置超压泄压阀的防护效果,对计算模拟结果进行分析,确定水锤防护措施及具体位置。【结果】在无水锤防护措施的情况下,管道末端控制阀门快速关闭时管道内沿管线产生明显负压,最大负压水头达到-20.06 m,管道末端控制阀门断面处正压最大,正压水头达到87.58 m;合理设置水锤防护措施后,管线全程无负压,全程正压最大水头为70.88 m,未超过管道允许的最大压力。【结论】对于山丘区自压输水管道,采用进排气阀和超压泄压阀联合防护水锤的方法,可以有效缓解水锤现象的发生,保证管道内的压力在设计压力允许范围内。     

空气罐对输水管道水锤的防护研究

针对管道输水系统中的水锤现象，建立空气罐防水锤的数学模型，对有无空气罐两种情况，结合实例进行数值模拟计算，分析了空气罐初始体积，空气罐中气体状态变化指数等参数对管道瞬态压力变化的影响。结果表明，合理地使用空气罐可以有效地减轻水锤的破坏。     

压力波动预止阀关闭特性对泵站水锤的影响

为了获得压力波动预止阀在防护泵站水锤方面的水力性能,采用特征线法,通过构建水泵与压力波动预止阀的数学模型,以宁夏固原地区某高扬程泵站为例,详细分析了压力波动预止阀的5种关闭特性曲线对泵站水锤防护效果的影响.结果表明:压力波动预止阀在全开状态并选择针形阀曲线类型时达到最大外泄量;压力波动预止阀在关闭过程中,通过阀门流量的减少率接近于阀门开启面积的减少率.当压力波动预止阀选择为蝶阀类型的减速关闭曲线时,可使泵站出口压力波动最先达到稳定.同时,当压力波动预止阀的曲线类型由加速关闭曲线、常速关闭曲线至减速关闭曲线变化时,整个输水系统最高压力极值下降,而系统最低压力极值上升.因此,压力波动预止阀关闭特性选择为减速关闭曲线类型时,可防护的系统最高压力最小,最低压力最大,从而更有利于水锤防护.     

空气阀在多水源高扬程供水工程中的水锤防护研究

【目的】研究多水源高扬程供水工程在断电停泵时的水力过渡特性及其水锤防护措施。【方法】基于一维瞬变流理论和特征线法,对空气阀采用自由气体空穴理论,建立供水系统整体数学模型。针对无防护措施下的断电工况过渡过程计算结果,选择在水泵出口侧和扬水管地面段末端设置快关式逆止阀,在供水管道局部高点设置空气阀的联合水锤防护措施,并进行了空气阀参数的敏感性分析。【结果】在未采取水锤防护措施时,在水泵出口侧发生较大压降且供水管道沿线最低内水压力严重超标。在采取合适的水锤防护措施后,在断电工况下,水泵无反转且泵后最小压力不低于-5m,泵后扬水管最小压力不低于-5m,供水主管最大压力不超过160m,最小压力不低于-5m。【结论】空气阀可对水泵出口侧和供水管道的负压起到很好的控制效果。     

压力管道缺陷仿真研究

本文在断裂力学理论基础上,分析了含有裂纹的压力管道模型分析.对于不同温度、动载荷的作用下,对含有很多角度的裂纹分析,得出了不同裂纹角度和不同温度场变化下的应力强度因子K值,对于含有裂纹的不同工况下的压力管道研究打下了一定的基础.     

渠灌区管道输水灌溉技术试验研究

为在水库自流灌区推广应用低压管道输水灌溉技术提供科学依据和经验，探讨水库灌区自压管道灌溉系统规划、设计、施工运行管理、管网水力特性和计算机模拟管网灌水运行等技术问题，在水利部、河北省水利厅和石家庄市水利局等单位共同支持下，选择冶河灌区获鹿县直安镇宜安村为自压管道灌溉试验区，进行了渠灌区低压管道输水灌溉成套技术的试验研究，此课题为‘卜＼五”国家重点科技攻关项目“农田可持续发展节水型灌排综合技术研究”（85一份一of－f4－3）的专题内容。本课题试验研究的主要内容包括：l）兴建千亩自压管灌试验区，2）进行管…     

球型调节阀关阀水锤效应的试验研究与数值计算

针对工业生产中球型调节阀快速关闭时产生水锤的现象,采用试验方法和数值计算分析关阀速度对水锤冲击波形的影响.研究结果表明,随着阀门关闭,阀前压力先增加后降低,阀后压力先降低后增加,二者几乎同时达到峰值和谷值,并都伴有一定强度的随时间推移快速衰减的压力波动.关阀水锤效应对阀前管路的冲击更强,并且阀前正压力与阀后负压力会产生合力,对阀体结构造成更大的水锤冲击力.关阀时间从3 s增加到5 s,可降低水锤冲击力,同时会改变水锤冲击波形.基于经典水锤方程和特征线法,建立一套快速分析关阀瞬态性能和水锤冲击效应的数值计算方法.自主开发计算软件,数值结果与试验数据基本吻合,能够较好地预测关阀动态过程和管道水锤现象,为相关工程应用提供技术支撑.     

低粘度液体在微管道中流动特性的试验

试验研究了低粘度蒸馏水和硅油在内径13~100μm,长度40~100mm的微圆管道中的低压流动,测量了流动的流量-压力特性。研究结果表明,对于内径20μm、50μm和100μm的微圆管道,其流动特性与常规流动基本吻合;对于内径13μm的微管道,长度较短时的流动规律与常规流动相吻合,长度为100mm时的流量达到N-S方程预测值的3.93倍,表明此时出现了明显的尺度效应,管道内壁出现速度滑移致使流量增大。     

水泵水轮机压力脉动传播特性试验研究

压力脉动是影响水泵水轮机运行稳定性的主要因素。现有研究更多关注高频压力脉动的频域和传播特性,而小于叶频的低频也是压力脉动的主要来源。采用试验方法研究压力脉动可以得到更准确的结果,不易遗漏主要频率成分。通过从蜗壳到尾水管布置不同的压力脉动监测点,采用试验方法研究了水泵水轮机分别在水轮机和水泵工况时,过流部件内压力脉动高频成分和低频成分的上下游传播特性。结果表明,水轮机和水泵工况下,无叶区压力脉动幅值最大,主频为叶频及其倍频,向上下游传播时,急剧减少,传播性较弱;压力脉动幅值较小的转频,向上下游传播时衰减较少,具有较强的传播性;其它监测点处小于叶频的频率成分增加。水轮机工况时,形成于蜗壳进口和锥管处小于转频的低频频率,具有较强的传播性,而转轮可以削减其传播能力。水泵工况时,小于叶频的频率成分大多在无叶区最大,向上下游传播时有所衰减;低频f/f_n=0.006具有较强的上下游传播特性,偏离最优工况时,向上游传播会有所增强;转频的倍频f/f_n=3的压力脉动幅值较小,但在整个流道中无衰减。     

超高压气动加注阀流量特性试验研究

以预混高压气体加注为工程背景,对超高压气体精确加注的关键元件——超高压气动加注阀的流量特性进行了试验研究。利用杠杆原理和自密封结构设计,解决了超高压气动加注阀阀芯驱动力大、响应速度慢和高压气体泄漏的难题,设计出中低压小流量控制高压大流量的超高压气动加注阀。阐述了气动加注阀阀口流量特性的试验装置和测试系统,建立了阀门不同开度下的加注阀流道简化模型,在加注压力大于10 MPa条件下,对气动加注阀在不同阀口节流面积下的流量特性进行了试验研究。试验表明,储罐气体背压增长率和阀门开启高度对阀口流量特性影响较大;阀门开度较大时,阀口流道可简化为两级节流口串联,流量特性与理想收缩喷管相符,临界压力比在0.5左右;阀口开度较小时,阀口流道可简化为三级节流口串联,流量特性比较独特,临界压力比在0.3左右;增大阀门开度和加注压力是提高瞬时流量和流量系数最为有效的方法。     

煤层气发动机工作特性的试验研究

为了解涡流室式煤层气发动机的工作特性和排放规律,在不同负荷下,进行了燃用三种不同甲烷浓度的煤层气试验。试验结果显示:涡流室式燃烧系统能稳定燃烧甲烷浓度变化剧烈的煤层气;相同工况下,发动机的缸内峰值压力随甲烷浓度的降低而增加,但压力升高率的变化很小;甲烷浓度达到一定值时,甲烷浓度和负荷对主燃期的影响很小;煤层气发动机的CO和HC排放随甲烷浓度和负荷的增加而降低,NOx排放则相反。     

麦秸秆受切特性的试验研究

采用正交试验设计方法对麦秸秆各种条件下的切断速度进行试验研究,找到了影响麦秸秆切断速度的主要因素及因素影响显著性程度。试验表明,含水率对麦秸秆的切断速度特别显著,随着含水率的增大,切断速度增大;定刀型式对麦秸秆的切断速度特别显著,双定刀及较小刀片间隙时,切断速度较低;切割部位对麦秸秆的切断速度特别显著,根部较顶部和中部的切断速度都低得多;切割根数对麦秸秆的切断速度特别显著,同时切割3根比切割1根的2根所需的速度都大。     

水稻芽种物理特性的试验研究

水稻芽种物理特性的试验研究是水稻精量播种装置设计的基础。目前,对水稻种子的物理特性研究较多集中在干基稻种以及包衣丸化后稻种的研究,而对水稻发芽后的物理特性研究甚少。为此,以黑龙江省常见的水稻品种为试验材料,对芽种的三轴尺寸、千粒质量、静止角及自流角进行了测量。试验得出在含水率为23%条件下各品种水稻芽种的三轴尺寸、千粒质量分布范围及芽种的自流角和静止角的分布区间,旨在为今后播种机具的设计提供最为基本的理论参数和依据。     

掩埋多孔毛管水流特性的试验研究

以渗灌毛管的灌水试验为研究对象,通过试验分析得到了掩埋毛管流量和压力的变化特性。对于任一出水孔,随着供水时间的延长,压力水头和总水头都在不断增大。但是,这个增加值并不大,仅仅只有最大压力值的10%。随着四周土壤含水量的增加,孔口内外水势梯度不断减小,出水速率也逐渐减小,流量和压力随管长方向不断减小。由于流量随时间不断减小,使得水头损失也不断减小,压力随时间增大。同时在试验中还发现,水流运动的界面并不是管道的出水孔界面,而是在出水孔四周形成的不规则多边形界面。     

嵌岩桩承载特性的试验研究

为研究嵌岩桩的承载特性并为武汉天兴洲大桥桩基工程提供技术咨询,进行了室内模型试验。试验依托该桩基工程,依据相似原理,确定了模型桩的抗压强度、弹性模量以及周围岩土体的强度参数等,并用有机玻璃棒模拟桩体,用石膏砂混合体模拟基岩,用粉细砂模拟上覆土层,设计了粗糙度不同、嵌岩深径比不同的两组试验,研究了桩侧粗糙度和嵌岩深径比对嵌岩桩承载特性的影响。试验结果表明,桩侧越粗糙,其极限承载力越高,桩端阻力的分担比例越小,桩侧阻力的分担比例越大;随着嵌岩深度增加,桩项沉降减小,桩端阻力所占比例减小,当嵌岩深度超过5D（D为桩的直径）时,桩端阻力所占比例不超过30％;桩底的沉渣影响其承载特性。试验表明嵌岩桩的桩侧粗糙程度、嵌岩深径比直接影响其承载力以及桩侧阻力和桩端阻力的分担比例,嵌岩桩的设计嵌岩深度不宜超过5D,当桩底存在沉渣时,可适当加大,这也反映了施工质量影响其承载特性。