發(fā)布時(shí)間：2021-12-22 13:04

　　城市供水、供熱、供燃?xì)獾扔袎汗艿朗潜ＷC人們正常生活的生命線,但其在輸送過(guò)程中存在許多問(wèn)題,其中較為突出的是可能導(dǎo)致管道及管件的損壞的水力瞬變流動(dòng)問(wèn)題。因此,有必要對(duì)有壓管道中的這種水力瞬變動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行研究。近些年,彈性管道與粘彈性管道并存的粘彈性混合管道系統(tǒng)正逐漸取代單一材料的管道系統(tǒng),與傳統(tǒng)的彈性管道相比,此類管道系統(tǒng)水力瞬變壓力波的波速大小與波動(dòng)衰減速率快慢不一,其原因在于粘彈性管道本構(gòu)特性受諸多因素如溫度、材料分子結(jié)構(gòu)和管道約束情況等影響。此外,實(shí)驗(yàn)室研究的有壓管道的管道尺度（管長(zhǎng)與管徑之比和管長(zhǎng)與波速之比）較小,而工程中的管道尺度比實(shí)驗(yàn)室的較大,實(shí)驗(yàn)室的一些研究結(jié)果應(yīng)用在實(shí)際工程中有一定的局限性。因此,有必要針對(duì)粘彈性混合管道的管材特性及尺度特性對(duì)水力瞬變動(dòng)力學(xué)行為（瞬變壓力波的傳播速度（波速）和水力瞬變壓力波的衰減速率）的影響規(guī)律分別從實(shí)驗(yàn)研究和理論分析展開(kāi)以下研究:首先,設(shè)計(jì)并搭建管道的水力瞬變實(shí)驗(yàn)臺(tái),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行彈性管道水力瞬變實(shí)驗(yàn),研究不同初始流態(tài)下上游關(guān)閥和下游關(guān)閥產(chǎn)生的水力瞬變流動(dòng)的水力動(dòng)力學(xué)行為。隨后,更換彈性管道中的部分管道為粘彈性管道,進(jìn)行混合有粘彈性管材... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

論文結(jié)構(gòu)框架圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-11-第2章水力瞬變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)際生活和工程中有很多管道系統(tǒng)都是多種管材（如鋼鋁管道和鋼塑管道）、多管徑混合的管道系統(tǒng)，且運(yùn)行工況較多[49]。為進(jìn)行多工況、多管材的水力瞬變實(shí)驗(yàn)研究，本章特設(shè)計(jì)并搭建水力瞬變流動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝置本文水力瞬變實(shí)驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)圖和實(shí)物圖如圖2-1和圖2-2所示。在前期該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)只能進(jìn)行單工況實(shí)驗(yàn)，工況為：2.8米高水箱水位恒定模擬上游水庫(kù)，由循環(huán)供水系統(tǒng)供水；末端水箱平均水位0.9米模擬下游水庫(kù)；其余管段為水平管，總長(zhǎng)33m。沿管線設(shè)有3個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)，在前期的運(yùn)行中水力瞬變的壓力波信號(hào)不明顯，無(wú)較為理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室場(chǎng)地的限制和基于安全考慮，不能靠加高水箱位置或增加壓力罐來(lái)實(shí)現(xiàn)大的水頭壓差。因此需要盡可能減少管道水頭損失并更換更為靈敏的壓力傳感器。下面詳細(xì)介紹后期改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。2.1.1水力瞬變管道系統(tǒng)圖2-1實(shí)驗(yàn)室管道系統(tǒng)圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-12-圖2-2局部實(shí)驗(yàn)室管道實(shí)物圖改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的水平管道總長(zhǎng)33m，將水平管道管徑統(tǒng)一改為DN32(其中鋼管壁厚3.5mm)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括供水循環(huán)系統(tǒng)、水力瞬變實(shí)驗(yàn)管道系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中供水管道系統(tǒng)由上游的地置水箱、水泵及相關(guān)管道組成。該供水循環(huán)系統(tǒng)可通過(guò)手動(dòng)操作管道上游的三個(gè)球閥來(lái)實(shí)現(xiàn)不同水力工況：關(guān)閉球閥1和3、開(kāi)啟球閥2可實(shí)現(xiàn)水泵直接供水，可用來(lái)模擬停泵水錘和上游關(guān)閥水錘；打開(kāi)球閥1和3、關(guān)球閥2可實(shí)現(xiàn)高位水箱供水，進(jìn)而模擬水庫(kù)供水的相關(guān)水錘。水力瞬變實(shí)驗(yàn)管道由上下游兩個(gè)電磁閥、管道中間的球閥及相關(guān)管道組成的水平管道系統(tǒng)。各測(cè)點(diǎn)及電磁閥的詳細(xì)位置見(jiàn)表2-1。通過(guò)關(guān)閉球閥4和開(kāi)球閥5，模擬下游工況為低位水庫(kù)；開(kāi)球閥4和閉球閥5，模擬下游為末端閥直接連接用戶。同時(shí)，在管道上壓力傳感器1和2旁裝有管道活接，從而方便后期的換管工作，模擬不同管材和管徑的水力瞬變。在最初的嘗試性實(shí)驗(yàn)中閥門關(guān)閉后各個(gè)測(cè)點(diǎn)的水力瞬變壓力信號(hào)只有第一個(gè)峰值較為明顯，在第一個(gè)壓力波峰過(guò)后壓力波趨于消失，水力瞬變的效果的不明顯。這是由于閥關(guān)閉后管道本身產(chǎn)生了機(jī)械振動(dòng)。于是先更換幾種電磁閥門進(jìn)行了測(cè)試，隨后發(fā)現(xiàn)截止閥在關(guān)閥后在管道上產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)最為強(qiáng)烈。為降低瞬變流初始?jí)毫Σǚ逯�，后將電磁閥換為球形電磁閥。實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由各傳感器、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)組成。其中核心組件為

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3546433