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基于V-S的泵系统气液两相瞬变流控制的研究
作者:管理员    发布于:2016-11-30 08:25:39    文字:【】【】【

  (a)阀调节1阶段(b)阀调节1丨、111阶段阀调节三个阶段减小,一直到QCO小于Q2时为止。然后画出两个长的对角线,其间所包围的就是阶段I在下面一根对角线以下,水力坡度线保持不变、流动保持1给定的Hmax(或Hmin)的阀调节阀调节方法分三个阶段(阶段1,I)。对一个简单管道一水库系统,阀门安在管道末端。在(a)所示的阶段1上,在时间为J=2m+1时(m是任意的管段数),水力坡度线是一条直线,它从水库的Hr到阀上的Hmax,流量为未知的均匀值Qi.描述管道瞬变流的基本方程为运动方程和连续方程组成的非线性偏微分方程,在特征值dx/dt=v±a的约束下,这组偏微分方程可转化为常微分方程,再采用一阶近似的有限差分,可得关于点1根据方程(2)有9:蒋劲(:963-男副教授;武汉武汉大学动基于V-S的泵系统气液两相瞬变流控制的研究蒋劲翁晓红符向前赵红芳(武汉大学动力与机械工程学院)故停泵过渡过程进行了计算机模拟。计算结果表明,方法较好地解决了长管道泵系统中的气液两相瞬变流的控制问题,消除了水锤危害,具有构思新颖、实用易行等优点,对降低工程造价和管理费用具有很大意义。

  阀调节v-s是在瞬变流中用于规定边界条件的综合步骤的称谓。

  若上、下三角区中的Q及H值已知,右边三角区的Q和H值也易求得,可求出阶段I的t值。

  (h)中表示阀调节的阶段和I在阶段蒋劲等:基于V-S的泵系统气液两相瞬变流控制的研究均匀。上面三角形左边的区域代表了后的定常状态的流动,其中每个位置的Q和H可以在计算机中储存起来。现在可用常规的处理方法来求得阀门上的H和Q. 2计算实例某泵系统内四台泵并联向直径1.6m的干管供水,水泵设计流量1.75m3/s设计扬程75.00m,额定效率92干管总长11250m.系统管线高程线如所示。

  系统管线高程线布置图当长管道泵系统不设任何防护措施时,水泵突然停电的水锤计算见。

  渡过程曲线,确定规定水头变化的曲线和部位,即2点的选取,这个点应选取在发生两相流较严重之处而且前后覆盖的范围要大,这里实际选取的是在水泵出口5阀门位置的确定极为重要,因为阀门在消除上游的两相流时,将对下游的管道产生不利的影响,如选取靠近水库时,则阀门动作产生的稀疏波(对下游)很快便会由水库反射过来,不致出现两相流。但太靠近水库,亦有可能不能完全消除上游的两相流的出现,这时可考虑多阀调节。b.建立1一2管段瞬变为了避免在管道中出现两相流,特规定:2点在瞬变时其压力变化如(d)所示,这样便可建立1一2管段的瞬变过程,绘出了水泵的转速、流量及水泵出口压力及2点压力给定曲线。

  采用阀调节后,水泵突然停电的过渡过程曲线()水泵流量。转速变化曲线;(b)水泵出口压力变化曲线;()水泵出口2500m处的压力变化曲线;(d)水泵出口5000m处的压力给定曲线不设任何防护措施时,水泵突然停电的过渡过程曲线()水泵流量。转速变化曲线;(b)水泵出口压力变化曲线;(c)水泵出口2500m处的压力变化曲线;(d)水泵出口5000m处的压力变化曲线C.建立2―3管段的瞬变已知2点任何时刻的H和Q变化曲线,以及2―3管段的初始条件,由阀调节方法,便可确定3点任何时刻的H和Q这与以往的求瞬变的思维是不同的。

  从图中可看出,水泵失电后在很长的管道范围出现两相流,并出现较高的弥合压力。

  以该系统来具体说明阀调节防护法在泵系统气液两相瞬变流控制的作用。长管道停泵水锤的阀调节防护步骤如下。

  把管路系统分为三段,管段由水泵出口到规定水头部位,如的2点。由2点到阀门处(3点)为第二管段,阀门(3点)到出水水库为第三管段,这里的阀门是靠近下游水库的调节控制阀。

  因为Qc有符号变化,应用牛顿-雷伏生方法来求解所以对于/=3断面,从J=1~((M―1)点上,Q均可求出,依此类推可以求出任何断面上d.建立3―4管段的瞬变根据系统不带任何防护措施时停泵水锤的过由3点的流量水库边界条件及3 ~4管段的华中科技大学学报(自然科学版)初始条件可求出任何时刻+1的H和Q.则阀门后的H也可求出,由阀门处的及Q……,可以求出阀开度t变化曲线。设在5000m处的压力变化曲线如(d)这样可以算出2点的流量及水泵流量、转速及出口压力。

  从可以看出阀门变化太快,应对其进行分析并进行修正。

  表示对阀门关闭规律进行修正后的过渡过程曲线。从可以看出在水泵出口处及5000m处均没有出现汽化现象也即没有出现气液两相瞬变流,通过对管线其他部位压力的检查亦没发现两相流的出现。

  阀调节方法是一种全新的水锤防护方法,但是由于对某点的压力的特殊限制致使关阀规律较不规则,故实用时应对其进行修正,以确定切实可行的关闭规律,当然,修正后的关闭规律还应对压力变化进行校核,看其是否仍然满足压力要求,并且控制点部位(较中点)选取和初始的压力变化曲线给定是有一定的讲究的。

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