摘要
随着输配水工程规模的增加，长距离输水工程沿线需要预留有分水口以便后期连接成支管供给特定用水点，同时在许多实际工程运行中，往往忽略了含气条件以及各种工况的校核，导致管道在运行过程中出现严重的断流弥合水锤引起的爆管、吸瘪等事故现象。为了确保供水工程的安全性，本文在搭建试验平台的基础上，对压力流树状管网在气液两相流状态下进行不同工况的停泵和末端关阀水锤模拟以及防护研究。 首先，根据水锤计算基本理论和管网系统的边界条件，提出了管网水锤计算模型，然后建立试验平台，在不同流量下进行含气与不含气工况下的停泵水锤试验，并通过对比普通水位控制阀、调流调压阀和无频动消锤控流控位阀的关阀水锤压力波动，得出无频动消锤控流控位阀的控流稳压效果较好且可对水箱水位起到调蓄作用。最后用Fluent压力云图验证阀门的有效性，同时对试验管道进行模拟，和试验结果进行对比得到最大偏差为5.09%，验证了模型的可靠性。 其次，对水泵机组进行间隔时间停泵水锤模拟，得出泵出口处无间隔停泵的最大水锤压力比间隔停泵时最大水锤压力增加了5.22%，同时在含气状态下对停泵水锤进行模拟，结果表明突然停泵会在管道中产生严重的断流弥合水锤现象，含气时水锤波动比较剧烈，且在分支点处压力波动也较复杂，水锤波周期变长，收敛性更差，严重危害管网安全。 再次，通过对压力流树状管网末端阀门在单独关阀、主管正常通水时全部关闭各个支管阀门和各个阀门全部关闭工况下研究支管末端关阀对主管的水锤叠加影响。得出各个水厂阀门全部关闭时由于水锤波的叠加作用，对主管产生的叠加影响比其他工况大，相对稳态最大水锤升压值为152.54m，并通过不同工况下的最大水锤压力差说明了主管阀门的关闭对管道水锤的叠加影响程度。同时进行了各个水厂末端阀门间隔时间关阀的模拟，结果表明当最后一个阀门完全关闭时才会产生最大的水锤波动。 最后，对工程实例进行水锤防护分析，提出采用箱式双向调压塔可以缓解干管水锤压力，使管网正常稳定运行，而无频动消锤控流控位阀具有缓慢动作功能且不易引起升压，因此在各个水厂末端安装此阀门可以控制水锤压力波动，此种组合防护措施可以确保整个管网的安全稳定运行。
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