發(fā)布時(shí)間：2020-07-29 23:29

【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展,供水管網(wǎng)需求的規(guī)模越來越大,繁雜的供水管網(wǎng),普遍存在泄漏、損壞等故障。給社會(huì)生產(chǎn)和人民生活造成巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí),也會(huì)造成環(huán)境的污染,因此,為了及時(shí)的發(fā)現(xiàn),定位,并修補(bǔ)泄漏,消除水泄漏造成的潛在危險(xiǎn),本文針對(duì)供水管網(wǎng)泄漏檢測定位,提出了基于伴隨方程的方向?qū)ぴ捶椒�。為了確定管網(wǎng)泄漏的泄漏源,本文對(duì)管網(wǎng)泄漏過程進(jìn)行了建模與數(shù)值模擬,具體地基于正向壓力輸運(yùn)模型,引入目標(biāo)函數(shù),將伴隨理論與靈敏度分析方法相結(jié)合推導(dǎo)了正向伴隨方程。使敏感度函數(shù)對(duì)壓強(qiáng)求導(dǎo),并引入伴隨算子,推導(dǎo)了瞬態(tài)流場反向伴隨方程,并用MATLAB軟件,完成了伴隨模型的驗(yàn)證,證明可用于管網(wǎng)泄漏檢測。本文基于開源計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件OpenFOAM軟件的特點(diǎn)和管網(wǎng)的流動(dòng)特性,結(jié)合反向?qū)ぴ捶椒?建立以伴隨方程為基礎(chǔ)的復(fù)雜管網(wǎng)的數(shù)值模擬模型,考慮了不同進(jìn)口壓力及有無用戶需求時(shí),泄漏孔附近由湍流強(qiáng)度或壓降引起的空泡現(xiàn)象對(duì)模擬參數(shù)的影響,模擬了不同工況下泄漏瞬間的整體管網(wǎng)及泄漏孔附近壓力分布,并監(jiān)測了不同工況下壓力的瞬間變化,對(duì)不同監(jiān)測點(diǎn)的壓力波形圖進(jìn)行了二次相關(guān)新時(shí)延處理,進(jìn)行了相關(guān)性分析判斷相關(guān)性并得到了壓力波傳到兩個(gè)測點(diǎn)的時(shí)間差,進(jìn)而判斷了泄漏可能發(fā)生的幾個(gè)位置。在此基礎(chǔ)上,利用全局搜索的方式確定了泄漏準(zhǔn)確位置。對(duì)比了不同泄漏孔直徑和不同進(jìn)口壓力下的模擬泄漏定位準(zhǔn)確度,結(jié)果表明準(zhǔn)確度在92%-96%之間本文在不同計(jì)算步數(shù)時(shí),對(duì)比了單一的SIMPLE、PISO及加入伴隨方程的PISO算法所需的迭代時(shí)間,結(jié)果表明,結(jié)合伴隨方程的PISO算法的計(jì)算速度要明顯優(yōu)于單一的SIMPLE和PISO算法,以此證明了伴隨方法的優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU991.61
【圖文】：

采取相應(yīng)的措施。有些源頭比較隱蔽，泄漏源數(shù)據(jù)采集相對(duì)困難，所以我們嘗試建立了反演模型。圖1-1 管道泄漏示意圖為了避免管網(wǎng)泄漏造成的水資源損失和環(huán)境污染，對(duì)管道漏損實(shí)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)漏損的檢測與定位具有十分重要的意義�；诹鲌銮蠼獾膹�(fù)雜管網(wǎng)泄漏檢測及尋源方法具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。由于本課題擬采用的反向?qū)ぴ醇夹g(shù)是基于對(duì)管道流場求解的方

圖 2-1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖為使實(shí)驗(yàn)更加接近實(shí)際運(yùn)行工況，實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)行雷諾數(shù)同實(shí)際管網(wǎng)范圍相符。而漏點(diǎn)的選取則更加接近生活常態(tài)，比如將泄漏點(diǎn)選取在容易發(fā)生故障的接頭部位。時(shí)盡量模擬了復(fù)雜情況下的泄漏情況，在管網(wǎng)管段中間位置同樣進(jìn)行了漏點(diǎn)設(shè)置。在內(nèi) 12 mm外徑 20 mm的管道上代表性的選取了 20 個(gè)泄漏點(diǎn)，如下圖所示。并且壓力測點(diǎn)布置原則根據(jù)靈敏度分析法進(jìn)行選擇，包括管網(wǎng)的平差，分區(qū)，根據(jù)靈敏度進(jìn)行測點(diǎn)定等步驟。此次所使用的軟件為EPANET。在測量過程中壓力變送器通過對(duì)測點(diǎn)的檢測，壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并通過電阻橋進(jìn)行放大，利用高頻率數(shù)據(jù)采集儀采集壓力信，計(jì)算機(jī)記錄數(shù)據(jù)，并對(duì)不同測點(diǎn)的壓力信號(hào)進(jìn)行后續(xù)分析。

圖 2-1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖驗(yàn)更加接近實(shí)際運(yùn)行工況，實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)行雷諾數(shù)同實(shí)際管網(wǎng)范圍的選取則更加接近生活常態(tài)，比如將泄漏點(diǎn)選取在容易發(fā)生故障擬了復(fù)雜情況下的泄漏情況，在管網(wǎng)管段中間位置同樣進(jìn)行了漏徑 20 mm的管道上代表性的選取了 20 個(gè)泄漏點(diǎn)，如下圖所示。并根據(jù)靈敏度分析法進(jìn)行選擇，包括管網(wǎng)的平差，分區(qū)，根據(jù)靈敏度此次所使用的軟件為EPANET。在測量過程中壓力變送器通過對(duì)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并通過電阻橋進(jìn)行放大，利用高頻率數(shù)據(jù)采集儀記錄數(shù)據(jù)，并對(duì)不同測點(diǎn)的壓力信號(hào)進(jìn)行后續(xù)分析。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2774646