一、长输水管道系统水力计算简化模型（论文文献综述）
杨金威[1]（2021）在《中哈原油管道系统节能优化运行与水击超前保护策略研究》文中研究指明中哈原油管道是中国的第一条陆上跨国原油进口管道,设计进口能力为2000万吨/年,具有“油源多、长距离、大落差、泵到泵工艺、低输量”五大特点,截止目前,已累计向我国供应原油1.46亿吨,年输量约占我国陆上原油进口量的20%,对保障国家能源供应平衡以及能源安全发挥了十分重要的作用。该管道在实际生产中主要存在以下几个问题:大落差管段会在某些翻越高点后产生不满流现象、长期低输量运行使得系统能耗逐年升高、主要耗能的输油泵机组缺少科学的节能监测评价与分析体系、计划期内输油任务分配与方案制定仅凭经验以及事故工况引起的非稳态水击危害难以完全避免等等,严重影响到管道的安全经济运行,因此,有必要深入开展中哈原油管道系统节能优化运行与水击超前保护策略研究。针对中哈原油管道阿塔苏-阿拉山口段（AA管道）,在进行油品物性测试基础上,构建了密度、比热容、粘度等参数预测模型,通过分别修正总传热系数和水力摩阻系数对管道热力与水力分析模型进行了校正,使其满足工程应用精度要求;考虑到管线起伏较大可能产生的不满流现象,提出了临界压力控制法,即通过调控管道末端压力高于不满流产生的临界压力,避免管道翻越高点时不满流现象的产生。按此方法编制了中哈原油管道不满流控制测算程序,运用SPS仿真软件进行了验证,二者相对误差在0.3%以内,并将其与现场SCADA、ESD控制系统进行集成,实现了不同输量、不同油品物性条件下,管道末端压力的自动测算、自动调节,从而确保管道安全运行。构建了中哈原油管道系统多层次的能效评价体系,采用层次分析法判定输油泵站或泵机组应是系统节能监测与技术改造的重点单元;对中哈原油管道沿途四个泵站内16台泵机组的实测数据点进行了稳态数据初筛选以及二次精确剔除,通过最小二乘法和图像平移法回归、校正了泵特性曲线,使得泵效及扬程相对误差均在3%范围内;根据GB/T31453-2015《油田生产系统节能监测规范》等国家/行业标准,给出了管道输油泵机组能耗指标的测试与计算方法,可用于评价管道系统用能水平及持续跟踪泵机组性能变化;提出了一种多指标节能监测综合评价方法,采用熵权法确定各个指标的权重,再采用灰色关联法确定泵机组状态与理想状态的贴近程度,从而对输油系统泵机组整体运行情况进行合理评价,以便有针对性地辨识薄弱机组设备;分析了关联度排序靠后输油泵机组未达到合格限定值要求的原因,提出了适应性较强的切削叶轮改造与永磁调速技术,可分别达到提高泵效率8.1%和7%的节能效果。基于动态规划思想,以运行电费为目标函数,结合中哈原油管道的实际运行情况,考虑进站压力约束、出站压力约束、全线水力约束、泵功率约束,建立了管道系统运行优化数学模型,将多阶段过程转化为一系列单阶段问题,利用各阶段之间的关系逐个求解;利用VB语言开发了中哈原油管道稳态优化运行软件,软件包括管道基础数据信息模块、日均输量优化模块、月输量优化模块。日均输量优化可以生成不同月份、不同输量、不同地温条件下的最优开泵方案及最优运行参数,对典型工况进行优化前后能耗及费用对比,最高可节约用电41424k Wh/天,节省电费2.69万元/天;月输量优化模块可以给出当月最优分输量及分输天数,以月总输量100万吨为例,月度优化较日均输送每月可以节约电费1.65万元,经济效益明显。综合考虑泵站运行方案、管道运行压力及事故发生后反应时间等多种因素,筛选了中哈原油管道水击模拟工况,利用SPS仿真软件对泵站停电、ESD阀和BVS隔离阀紧急关闭等17种事故工况引起的水击过程分别进行了瞬态模拟,得到了管道从非稳态过渡到稳态的全线压力时空变化规律;在数值预测水击波到达管道的具体位置和经历时间基础上,制定了增压波和减压波在管道不同位置的抵消策略,形成了水击保护分步调整方案和控制逻辑;针对中哈原油管道模拟工况水击超前保护逻辑触发后的14种可能再启动过程,同样通过数值模拟给出了再启动工况水击保护分步调整方案和控制逻辑,严格按此控制再启动过程中开泵顺序与全线压力变化,可实现管道系统水击控制后全生产周期安全运行。本文提出的大落差不满流临界压力控制法、泵机组熵权-灰色关联节能监测综合评价方法、密闭长输原油管道动态规划优化运行建模与求解方法及水击工况保护分步调整方案和控制逻辑,可为管道企业科学制定输送方案、提高输送效率及降低运行风险提供理论与技术支持。
李青青[2]（2020）在《基于数值模拟的分散式压力污水管网系统的优化设计与风险预测研究》文中研究表明污水管网系统是城市重要的基础设施之一,关系到城市卫生健康和未来的发展。随着城市的快速发展,污水水量增加,水质变化复杂。传统排水系统是以重力流为主,而对压力流排水系统研究比较少。室外排水设计规范中规定污水系统的设计以重力流为主,在受到地形限制或者采用重力流不经济时可采用压力流排水体制。压力污水系统具有管径小、埋深浅、扩建弹性大、容易发现漏损等优点近年来在工业园区的改扩建污水系统中应用越来越多。但对压力污水系统的研究大多停留在工程设计和施工经验的浅层面,缺少对压力污水系统风险预测和优化设计方面的深层研究。本文以杭州某工业园区压力污水系统为背景,利用Flowmaster和Fluent对压力污水系统的水力特性模拟分析,并进行整体和局部的水锤风险和淤积风险的预测,提出降低风险的优化措施,主要结论如下:（1）借鉴压力给水系统,提出适用于压力污水系统的水力计算方法,通过Flowmater对计算方法进行模拟验证和修正,适用于压力污水系统的海澄—威廉公式的沿程水头损失的修正值为1.13;（2）管径过大或者过小都会增加风险。管径过小时的节点压力比设计管径的节点压力大1.3bar（1bar=0.1Mpa）,增加水锤风险;管径过大时的最小流速约为0.4m/s,增加管道淤积风险;（3）对不同的启停泵工况进行风险分析。通过关联函数分析,结果表明两台水泵同时启动时的水锤风险最大,不同管径对应不同的临界流速,停泵工况时的流速在0.5m/s,可能发生淤积风险;（4）对比不同类型三通流场,对局部风险分析进行预测。顺水三通时的水力条件最好,水锤和淤积风险最小,在设计时优先选择顺水型三通。顺水三通随着弯曲半径增加,水锤风险降低,淤积风险增大;（5）优化设计。设计空气阀可以降低水锤风险,各企业水泵联动,达到平衡运行,保证管道内的流速大于临界流速,减低管道淤积风险。
孙一鸣[3]（2020）在《复杂供水系统水力调度安全经济运行控制方式的数值模拟》文中研究表明我国水资源分布不均,为实现2020全面建成小康社会,促进水资源平衡分配,开发建设长距离、大流量、高扬程的供水系统已经成为不争的事实,面对我国地形大面积复杂的山区,如何设计优化复杂供水系统并安全经济的实现多水源、多目标、多用户的长距离供水工程,已成为许多科研工作者共同关注的课题。保证复杂供水工程以最安全、最经济的方式运行,提高泵站运行效率降低运行费用,对节约水资源、提高工程效益具有重要意义。本研究基于《泵站设计规范》GB 50265-2010,首次运用国内软件（复杂泵管供水工程经济及安全运行决策支持系统V1.0,以下简称国内V1.0软件）和国外软件进行复杂供水系统水力调度优化的数值模拟,以山西省辛安泉改扩建工程漳泽泵站向襄垣支线供水为例,分析优化一泵站向三高地复杂供水系统的水力调度方式及水锤防护措施方案。通过对数值模拟平台的选用及评价;在国内V1.0软件中建立各种工况下的水泵数学模型;利用水锤特征线解法,推导并改进两阶段液控蝶阀和空气阀的数学模型;实现复杂供水系统水锤防护方案的快速决策;进行泵站流量平衡计算与分析,实现安全经济水力调度运行方案的快速决策;对比分析国内外两软件的优缺点,分析模拟结果产生差异的原因;实现水锤防护中空气阀选型的快速决策。主要结论有:（1）稳态计算中两软件差异较小,漳泽泵站向潞安、潞宝、王桥供水时泵站运行效率均符合要求,泵站运行效率随开机台数增加而减小,功率随开机台数增加而增大。（2）通过两软件对漳泽泵站向潞安、潞宝、王桥水力过渡过程的计算,优化液控蝶阀关闭规律,优化空气阀参数,得出复杂供水工程的最优水锤防护方案,为供水工程安全运行提供技术支持。（3）进行泵站流量平衡分析,开机台数越多,水泵效率越低,泵站功率越高,得出最优水力调度运行控制方式,为国内外运用软件进行复杂供水系统水力调度提供技术参考。（4）两软件在建模方面、数学模型方面、计算精度方面、结果导出方面等方面均有差异,稳态计算中建议使用国内V1.0软件,水力过渡过程计算中建议使用PIPENET瞬态模块,为工程技术人员运用数值模拟预测危险工况提供理论依据。本研究成果已在辛安泉改扩建供水工程中得到应用,为复杂供水系统水力调度优化、安全运行及自动化系统的开发提供了技术支持,为国内外复杂供水系统设计及水力调度运行管理提供参考借鉴。
吴荣础[4]（2020）在《傍河多井水源系统稳态运行及水力过渡过程研究》文中研究表明傍河多井水源系统是地下水开采的重要形式,具有与地表水联系密切、出水量大及水质优良等特点,而水锤现象严重威胁着供水管道的安全。为了满足日益增长的水资源需求,促进地下水科学合理的开发利用,保障供水系统安全稳定运行,本文主要针对傍河多井水源系统进行了稳态运行及水力过渡过程的模拟计算研究。首先,针对传统水锤计算模型水柱分离条件较为敏感及水锤压力震荡收敛速率较为缓慢的问题,通过实验管路系统对比分析了恒定摩阻模型、拟恒定摩阻模型和非恒定摩阻模型在水锤模拟计算中的应用,根据水体及管道弹性特征和Brunone非恒定摩阻模型对传统水锤计算模型进行了优化。模型优化后的水锤计算结果在最大压力、水柱分离及水锤压力震荡收敛等方面都与实验实测数据具有较好的一致性,计算结果与实验实际情况较为吻合。为本文水力过渡过程的计算研究提供了可靠的理论基础和计算方法指导。其次,在基于镜像法对河流补给边界处理的基础上,根据势流叠加原理和虚环平差理论,对傍河多井水源系统稳态运行工况进行了水力计算分析。显示系统稳态运行时,各水源井水位降深、出水量及水泵运行工况的差异性较大,但对地下水位的影响较小,水源井平均水位降深仅为15.82m。为系统水力过渡过程的计算研究奠定了基础。再次,通过对傍河多井水源系统各水源井单独事故停泵工况、1/2水源井同时事故停泵工况和全部水源井同时事故停泵工况的水力过渡过程进行计算分析。发现系统发生事故停泵时,事故水泵缓闭止回阀下游较易产生断流弥合水锤,水锤升压较大,干管上游的水锤现象整体上相较于下游更显着,升压更大;事故停泵的水源井越靠近干管上游,其产生的水锤现象对干管以及整个傍河多井水源系统的影响越大,反之,越靠近下游影响越小;另外,较大管径的干管对小管径连接管中产生的水锤升压具有缓冲削减作用。最后,根据对工程实例水锤计算及其防护的分析发现,全部水源井同时停泵的最不利工况下,干管和水源井连接管的最大管道压力分别为233.27m H2O和310.01m H2O,系统水锤升压较大,管道超压严重。采用“箱式双向调压塔+进排气阀”的水锤防护方案后可有效的将水锤升压控制在管道承压值以下,保障管道安全运行。
胡弈超[5]（2019）在《高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究》文中研究说明随着我国城镇化建设不断推进,配套建设了大量的长距离输水系统,作为城市基础设施重要组成部分,广大设计研究人员对输水系统的安全可靠性尤为关注。我国西部地区存在大量高扬程、多起伏输水系统,由于复杂的管道结构,其更易发生危害巨大的水锤事故。停泵水锤现象因其难以预测及水力过渡过程复杂,故其对水泵及输水系统的破坏较大。因此,有必要对高扬程、多起伏输水系统停泵水锤现象进行数值模拟计算,准确评估水锤风险程度,对水锤防护设备进行适用性优化研究,并对其水锤防护效果进行评价。论文基于弹性水锤的基本理论及其计算方法,通过HAMMER水锤分析软件对高扬程、多起伏输水系统停泵水锤现象及其适用的水锤防护方案进行数值模拟研究。首先,总结了国内外研究成果,阐释了水锤计算的基本理论及其计算方法,阐述了HAMMER水锤分析软件建模计算流程;其次,利用可拓工程方法中的“距与位值”计算方法构建了管道节点水锤风险评估模型,并结合典型工程实例对不同工况或同一工况不同水锤防护方案下的管道各节点正、负压水锤风险程度进行量化评估;然后,基于管道节点水锤风险评估模型对常用的水锤防护设备位置及参数设置进行优化研究;最后,利用可靠度理论及管道节点水锤风险评估模型构建了水锤防护效果评估模型,并结合典型工程实例对同一工况不同水锤防护方案下的管道节点和系统整体的水锤防护效果进行量化评估。主要得到以下结论:（1）基于可拓工程方法,构建了适用于高扬程、多起伏输水系统的管道节点正、负压水锤风险评估模型,通过典型工程实例验证,该模型可准确地将不同工况或同一工况不同水锤防护方案下的管道各节点的水锤风险程度量化,并划分管道节点的水锤风险状态及等级,从而提出一种评估比较高扬程、多起伏输水系统水锤风险的方法;（2）基于管道节点水锤风险评估模型,对空气阀组、单向调压塔、双向调压塔位置设置进行优化,从而提出了一种指导水锤防护设备位置设置的思路;（3）基于管道节点水锤风险评估模型,对缓闭式止回阀、单向调压塔参数的设置进行效果评价,可从降低节点水锤风险的角度上,精确地指导水锤防护设备参数值的比选;（4）在高扬程、多起伏输水系统中:缓闭式止回阀关阀程序的设定应充分考虑水泵机组转动惯量大小,在转动惯量较小时,采用一阶段关阀操作对输水系统停泵水锤的防护效果更明显,在转动惯量较大时,宜采用两阶段关阀操作,在水泵飞轮反转速度满足规范前提下,延长慢关时间可更有效地防护水锤;单向调压塔初始水位及补水管径参数设置时,需考虑既有足够的补水量及补水速度,又不会因过快、过多地向管内补充水量而引发严重的直接水锤现象或补充水量沿陡坡迅速倒流而造成泵端过大的水锤升压现象;（5）基于可靠度理论及管道节点水锤风险评估模型构建了适用于高扬程、多起伏输水系统的水锤防护效果评估模型,可准确地将管道节点及系统整体的正、负压水锤防护效果量化,从而提出一种评估比较高扬程、多起伏输水系统水锤防护方案的方法。
李从起[6]（2019）在《基于断流水锤模型的给水管网管线简化仿真模拟研究》文中认为给水管网的建设是关乎城镇发展的重要民生工程,其运行状况直接影响居民的正常生活。对给水管网进行水锤分析是保障管网安全运行的重要手段之一。然而目前关于水锤的研究多集中在单管或具有少量支管的输水管路上,对环状给水管网的水锤研究还相对滞后,并且给水管网逐渐变得庞杂,若不进行简化会导致计算量呈几何倍数增加,难以应用于实际工程。因此,研究管线简化对管网水力瞬态计算的影响是解决给水管网高效水锤分析的有效方法,对于保障给水管网的安全运行具有重要的意义。首先,本文对给水管网水锤分析的基本理论与方法进行了简要介绍,针对给水管网的特点,补充推导了水锤分析过程中所需的边界条件,并利用相关的实验数据验证了基于断流水锤模型仿真模拟结果的合理性。其次,本文结合两个具体的算例管网来探讨配水支管简化对给水管网水锤分析的影响,提出了两种不同的简化方法,并利用断流水锤模型对其进行了仿真模拟。结果表明:（1）当配水支管与主干管管径比在0.125及以下时,直接移除配水支管不会对其水力瞬态计算结果产生明显的影响;（2）针对配水支管数量较多且距离较近这一情况,采用水力等效法简化后的模型计算精度明显要优于直接移除法。再次,利用上述关于配水支管简化的结论对一实际给水管网进行预处理,以处理后的管网来探讨环状配水管简化对给水管网水锤分析的影响,提出了两种不同的简化方法,并利用断流水锤模型对其进行了仿真模拟。结果表明:（1）环状配水管采用水力等效法简化后的模型计算精度要优于直接移除法;（2）采用水力等效法来简化环状配水管,如果其简化程度过大,也会对管网的水力瞬态计算结果产生较大的影响。最后,对简化前后的给水管网进行水锤防护校核,根据校核结果发现,利用上述结论对给水管网进行一定程度的简化不会对其水锤防护设计产生影响,由此也印证了利用管线简化来进行给水管网高效水锤分析的可行性,为今后的相关研究提供了参考。
张晓平[7]（2018）在《长距离输水管道工程辅助决策系统研究与实现》文中提出长距离输水管道工程系统组成复杂,连续的超长管线,复杂多变的沿程地形,为保证输水的安全性和可靠性使得在设计中需要综合各方面因素。管道的前期设计不仅仅需要考虑到输水工程的安全运转,同时要求管线、管材设计合理。本文为实现长距离输水管道工程辅助设计决策,基于GIS在管线辅助设计的应用,针对当前在管段水力计算和选型,分析了管线数据信息特点和管材选型主要因素,对管材选型过程进行了研究,建立了水力计算模型,最后对长距离管道辅助决策系统进行了设计与实现。首先,叙述了GIS在长距离输水管线辅助设计应用,分析了长距离输水管道工程的组成特点,阐述了管线的选线和确定原则,实现了一个基于ArcEngine二次开发的组件式框架的辅助管线设计系统,提出对获取到的管线数据信息利用控制点进行划分的思路。其次,对管材的选型的影响因素作了分析,明确了管材选型流程。对长距离输水管道的水力计算方法进行分析,结合管线数据建立了水力计算模型。另对管段的压力校核方法和校核流程进行了阐述。针对管线数据信息、管段选型流程和管段水力计算模型等特点,阐述了辅助决策系统建立的重要性。依据需求分析阐述了辅助决策系统的需实现的功能,设计了辅助决策系统基本框架、整体业务流程和子功能业务流程。基于辅助决策系统的需求分析和业务流程设计,选用Java语言和JavaFx图形界面包,结合MySQL数据库,实现了系统的基本功能。对繁琐复杂的水力计算进行封装,实现了参数化的人机交互的界面。另对水力计算结果进行了可视化展示,方便使用人员进行辅助优化设计和工况模拟。
黄源[8]（2018）在《供水管网瞬态水力模型建立和高效分析方法研究与应用》文中进行了进一步梳理城市供水系统的安全可靠性是城市健康持续发展的基础保障条件之一。作为供水系统的重要组成部分,保障供水管网的安全运行具有重要的现实意义。本课题以与供水管网安全运行密切相关的瞬变流为研究对象,围绕供水管网瞬变流计算分析中所面临的建模难度大、求解耗时长、实用方法缺乏等关键问题展开系统研究,研究内容主要涉及到供水管网瞬态水力模型的建立、高效分析方法和模型应用,以指导和促进瞬态水力模型在管网的设计、运行和管理中的实践应用。首先,系统研究了供水管网瞬态水力模型建立的各个环节,形成了从稳态水力模型建立瞬态水力模型的建模理论和方法,包括模型输入参数、复杂边界条件处理、模型求解方法、时间步长的选取及模型校核方法等方面。针对供水管网的复杂边界条件,建立了边界条件的辨识分类方法和通用求解方法,极大简化了模型处理和编程开发工作。为解决计算时步过小的问题,对传统波速调整法进行改进,通过划分短管去除其对波速调整的影响来增大计算时步。计算示例表明,这种方法在划分少量短管的情况下即可显着增大计算时步,从而提升瞬变流计算效率,如115根管道中划分5根短管即可得到90%以上的效率提升,并且瞬变流计算精度无明显变化。另外,在对瞬态水力模型参数的复杂性和不确定性分析基础上,提出了一种适用于管网瞬态水力模型的分步校核方法。基于供水管网瞬变流高效计算分析的需求,开发了基于拉格朗日法的数值求解方法,可以实现瞬变流状态的快速估计。其中,系统研究和开发了瞬态压力波的传播机制、基于拉格朗日法的边界条件模型和管道摩阻损失的近似估计方法,形成了基于拉格朗日法的瞬变流理论体系。在此基础上,提出了高效拉格朗日模型方法（ELM）和两种适用的效率控制策略以实现瞬变流的快速计算分析。在示例管网中应用的结果表明,在合理的效率控制策略下,ELM的计算效率明显优于传统的特征线法,且只考虑稳态摩阻的计算精度在可接受的范围内。例如,示例中选取时间间隔数值与特征线法的计算时步相近时（即0.01 s）,计算误差很小,但计算效率提升了60%左右。针对常规稳态简化方法在瞬态水力模型简化中的应用缺陷,建立了适用于瞬态水力模型的简化方法,以降低模型复杂度,实现瞬变流的高效计算分析。该方法分为两个部分:（1）基于压力波的传播机制,改进了常规的管道合并简化方法（包括串联和并联合并）,形成了适用于瞬态水力模型的管道合并简化方法。（2）为评估模型中节点水量对瞬变流计算的影响,开发了节点水量影响的概率分析和预评估方法。该方法利用蒙特卡洛模拟和全局灵敏度分析法,实现了节点水量对瞬变流影响的预先评估,可以指导瞬态水力模型的简化。案例应用说明,该方法可以有效指导瞬态水力模型的简化过程,保证了瞬态水力模型简化的准确性和可靠性。在上述研究基础上,建立了供水管网瞬态水力模型的高效实用化应用方法,以解决瞬态水力模型应用时所面临的若干问题。（1）针对瞬变流计算分析必要性的问题,提出了瞬变流分析的需求场景判别方法。该方法通过利用ELM和能量分析方法快速估计动态事件的弹性能量指数以判断动态事件是否需要进行瞬变流计算分析,具有明确、量化的实用优势。（2）建立了一种基于瞬变流影响区域的高效瞬变流分析方法,使瞬变流分析不必局限于全尺寸模型,降低了瞬变流计算资源需求和耗时。该方法通过利用ELM的瞬变流状态快速估计能力划分特定瞬变流事件的影响范围形成局部分解模型进行瞬变流计算分析,为复杂供水管网的瞬变流分析提供了一种通用的高效应用方法。案例应用的结果为,不同瞬变流事件的计算效率提升在20%50%之间;并且局部分解模型的计算精度仍在可接受的范围之内（节点压力波动极值误差普遍在1.0 m以内）。（3）将前两部分与传统的瞬变流分析和应用方法整合,形成了复杂供水管网瞬态水力模型高效应用的系统方法,用于复杂管网的高效瞬变流计算分析和防护设计。最后,利用本文研究成果,对一个现实复杂供水管网进行了瞬态水力模型建立和应用的案例研究,包括瞬态水力模型的建立、简化和各类瞬变流事件的全面分析。其中,瞬态水力模型简化的实践工作表明,所提适用于瞬态水力模型的简化方法可以有效保证模型简化的准确性和可靠性,而常规简化方法会导致明显误差。对各类瞬变流事件的全面分析可以发现,管网日常调度中的水泵切换操作可能会引起明显的瞬变流现象;压力泵站的断电停泵事故会产生严重的瞬变流事件,必须采取合理的防护措施（如气压罐、空气阀等）进行安全防护;爆管、漏失、消防应急用水等水量突变事故可能会产生严重的瞬变流现象（如超压、负压、气穴等）,但也可能只产生轻微压力波动,应根据具体的瞬变流分析结果确定其对管网运行的影响。由此,在实际管网中进行瞬态水力模型的建立和应用实践,可以有效指导供水管网在瞬变流影响下的安全运行。通过上述研究工作,本文形成了供水管网瞬态水力模型建立、高效分析和应用体系,为供水管网瞬态水力模型建立和应用实践提供了理论技术支撑。这对于供水管网的安全防护、安全运行调度、事故预防和预测等方面具有重要的理论和现实意义。
王迪[9]（2017）在《注水管网瞬变流分析》文中研究说明随着油田的不断开发,一些传统的大型油田进入开发中后期,注水管网逐渐形成规模。但是,由于规划混乱且研究起步较晚,注水管网的运行安全存在诸多隐患。无论是管道本身还是沿线设备,都可能由于自身的工况变化或突发事件导致液体产生不稳定流动,特别是对于管道发生堵塞、泄漏、误操作以及突然中断等机械事故,其发生时间短、影响范围广且程度深。而目前对油田注水管网的研究主要集中在降低能耗以及减小建设投资,对于在役注水管道运行过程中瞬变工况的分析甚少。因此,注水管网瞬变流特性研究是提高管道安全性的重要环节。油田注水管网是一个水力系统,在研究过程中既要保证其结构的完整性,又要注重各节点位置瞬变流过程对管网输送状态的影响。因此,本文通过对注水管网瞬变流特性研究主要取得以下成果及认识:（1）对注水管网的拓扑结构进行研究,分析管网单元之间的关系并适当简化模型;（2）管道在瞬变流过程前处于稳态输送,因此,注水管网的稳态计算是研究瞬变流特性的基础。本文通过对简单管网的稳态水力计算,求解管道流量以及环路修正流量;比较牛顿迭代法以及HARDY-CROSS算法,由计算结果可知两者计算差值在0.01%以内;分析管道沿线设备如减压阀、泵等的影响,对模型进行校正并修正稳态输送的管道流量;（3）引入注水管网瞬变流理论,推导其控制方程。根据管道及液体在输送过程中所体现的惯性及弹性,分析管网瞬变流的刚性模型以及弹性模型,提出其适用范围与求解过程。由于管道内压力波传播迅速且液体惯性起主导作用,刚性模型适用于求解规模较小的注水管网,其计算过程简单,不需要考虑稳定性问题;而弹性模型则基于特征方程,通过显示差分进行简化求解,更侧重于管道内部节点的计算,计算量较大;（4）弹性模型中速度与水头的空间变化项对计算结果的影响研究。通过案例分析,得出在管道下游关阀操作时,阀门位置处水头的计算差值在3.1%以内,而中点位置处的水头计算差值在2%以内,忽略该项时的特征方程斜率为常数,计算相对简单,但结果趋于保守;（5）注水管网瞬变流模型比较。基于刚性模型以及弹性模型计算得出,节点水头的最大差值在5.2%以内,且在管网瞬变过程中,与注水量随时间变化的节点直接相连的管道流量和水头波动较大。当节点注水量不再变化时,两者的计算差值将逐渐减小直到趋近于管网稳态输送。在瞬变流过程中,安装立管以及空气罐能有效降低局部压力,起到缓冲作用。与立管相比,具有相同支管长度的带压空气罐的最大节点水头降低13.3%;（6）在油田注水管网系统中,配水间节点流量随各井口的注水要求变化。因此,针对注水管网多节点变流量的情况,运用MATLAB编制注水管网瞬变流特性研究系统V1.0软件,实现管网稳态计算以及瞬变流过程中节点位置的超压预警。
程铁杰,周婷[10]（2016）在《均值不等式和割、切线法在水力学分析中的应用》文中进行了进一步梳理文章提出了两种数学方法在水力学分析与计算中的应用:1)均值不等式在推求矩形断面明渠临界水深计算上的应用;2)割线法、Newton切线法以及两者相结合的方法在求解水力学方程上的应用。从理论上阐述了两种数学方法在水力学分析中应用的可行性,并通过实际算例进行验证。不仅为水力学课程教学与解题提供了新的思路,也为实际工程计算中的有关问题提供了可行简便解决途径。
二、长输水管道系统水力计算简化模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、长输水管道系统水力计算简化模型（论文提纲范文）
（1）中哈原油管道系统节能优化运行与水击超前保护策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 大落差管段不满流现象研究现状 |
| 1.2.2 泵特性及节能评价研究现状 |
| 1.2.3 管道优化运行方法研究现状 |
| 1.2.4 水击基本理论及保护策略研究现状 |
| 1.3 本文研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 输油管道系统运行特性及不满流应对控制 |
| 2.1 管道基本运行情况 |
| 2.2 原油物性测定及分析 |
| 2.2.1 测定方法 |
| 2.2.2 结果分析 |
| 2.3 管道热力分析理论模型与修正 |
| 2.3.1 热力分析理论模型 |
| 2.3.2 热力分析模型修正 |
| 2.4 管道水力分析理论模型与修正 |
| 2.4.1 水力分析理论模型 |
| 2.4.2 水力分析模型修正 |
| 2.5 不满流工况分析与应对控制 |
| 2.5.1 翻越点位置确定 |
| 2.5.2 不满流临界压力控制法 |
| 2.5.3 不满流控制智能集成系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 输油管道系统能效评价及节能技术应用 |
| 3.1 管道系统节能重点单元识别 |
| 3.2 输油泵特性曲线 |
| 3.2.1 泵扬程与效率特性方程 |
| 3.2.2 数据来源及筛选 |
| 3.2.3 泵出厂特性曲线回归 |
| 3.2.4 泵实际特性曲线校正 |
| 3.3 输油泵机组能耗监测 |
| 3.3.1 能耗指标计算方法 |
| 3.3.2 节能监测实例分析 |
| 3.4 输油泵机组多指标综合用能评价 |
| 3.4.1 熵权与灰色关联分析评价方法 |
| 3.4.2 熵权-灰色关联法综合评价模型 |
| 3.4.3 实例分析 |
| 3.5 输油泵机组节能技术措施 |
| 3.5.1 存在问题 |
| 3.5.2 节能措施 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 输油管道系统优化运行模型求解与应用 |
| 4.1 最优化算法 |
| 4.1.1 动态规划算法 |
| 4.1.2 动态规划模型 |
| 4.2 最优化数学模型建立及求解 |
| 4.2.1 最优化数学模型建立 |
| 4.2.2 最优化数学模型求解 |
| 4.3 中哈原油管道优化运行软件 |
| 4.3.1 软件编制环境与主界面 |
| 4.3.2 管道基础数据信息模块 |
| 4.3.3 中哈管道稳态运行优化模块 |
| 4.4 中哈原油管道优化运行方案分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 输油管道系统水击工况分析与超前保护策略 |
| 5.1 水击工况产生原因及过程描述 |
| 5.2 水击工况压力与波速计算公式 |
| 5.3 水击工况模拟及超前保护策略制定 |
| 5.3.1 管道系统仿真计算模型 |
| 5.3.2 管道水击工况分析选取 |
| 5.3.3 事故工况模拟及超前保护策略 |
| 5.4 再启动工况模拟及超前保护策略制定 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 后继研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于数值模拟的分散式压力污水管网系统的优化设计与风险预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 压力污水管网优化设计研究现状 |
| 1.2.2 压力污水管网工程建设现状 |
| 1.2.3 压力污水管道的水质变化研究现状 |
| 1.2.4 压力污水管道的风险预测研究现状 |
| 1.3 本论文研究的内容和技术路线 |
| 1.3.1 本论文研究内容 |
| 1.3.2 论文技术路线 |
| 1.4 文章创新点 |
| 第2章 Flowmaster和 Fluent基本理论 |
| 2.1 压力污水管道水力分析 |
| 2.1.1 压力污水管道中的流态 |
| 2.1.2 压力污水管道遵循的定理 |
| 2.1.3 压力污水管道瞬变流特征线解法 |
| 2.1.4 压力污水管道水力模型 |
| 2.2 Flowmaster基础理论和应用 |
| 2.2.1 软件简介和应用现状 |
| 2.2.2 Flowmaster计算理论 |
| 2.2.3 组件分析 |
| 2.3 Fluent仿真原理 |
| 2.3.1 CFD模拟软件概述 |
| 2.3.2 控制方程 |
| 2.3.3 Fluent求解过程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 压力污水管道的系统风险预测 |
| 3.1 计算方法选取 |
| 3.1.1 概况 |
| 3.1.2 水力计算 |
| 3.1.3 污水集水池 |
| 3.2 模拟验证 |
| 3.3 风险预测 |
| 3.3.1 不同管径下的系统风险预测 |
| 3.3.2 不同工况的风险预测 |
| 3.4 远期规划 |
| 3.5 系统优化设计 |
| 3.5.1 增设空气阀 |
| 3.5.2 其它措施 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 压力污水管道的局部风险预测 |
| 4.1 模型的建立 |
| 4.1.1 几何建模 |
| 4.1.2 网格划分 |
| 4.1.3 边界条件设置 |
| 4.2 求解器设置 |
| 4.2.1 选取计算模型 |
| 4.2.2 操作环境 |
| 4.2.3 求解方法控制 |
| 4.3 管道三通局部风险预测 |
| 4.3.1 淤积风险分析 |
| 4.3.2 水锤风险分析 |
| 4.4 三通优化设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（3）复杂供水系统水力调度安全经济运行控制方式的数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 供水系统水力调度研究现状 |
| 1.2.2 水锤计算研究现状 |
| 1.2.3 泵站水锤数值模拟研究现状 |
| 1.2.4 空气阀水锤防护研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.3.1 数值模拟软件介绍 |
| 1.3.2 主要内容 |
| 第二章 国内V1.0软件计算原理 |
| 2.1 稳态模块计算方法 |
| 2.1.1 稳态概述 |
| 2.1.2 水泵特性曲线 |
| 2.2 稳态模块水泵工作点求解 |
| 2.2.1 单泵稳态运行工作点求解 |
| 2.2.2 同型号水泵并联定速工作点求解 |
| 2.2.3 同型号水泵并联变速工作点求解 |
| 2.3 水锤计算原理 |
| 2.3.1 水锤概述 |
| 2.3.2 水锤计算基本方程 |
| 2.3.3 有限元差分方程式 |
| 2.4 空气阀的数学模型 |
| 2.4.1 空气阀的工作原理 |
| 2.4.2 空气阀的边界条件及数学模型 |
| 第三章 国内V1.0软件数学模型及边界条件 |
| 3.1 水泵边界条件 |
| 3.2 输水管道边界条件 |
| 3.2.1 管路起端和末端水池/水库边界条件 |
| 3.2.2 管路分叉处边界条件 |
| 3.2.3 管路阀门处边界条件 |
| 3.3 水锤防护元件边界条件 |
| 3.3.1 液控蝶阀数学模型及边界条件 |
| 3.3.2 空气阀数学模型改进 |
| 第四章 漳泽泵站水力计算的数值模拟 |
| 4.1 辛安泉供水改扩建工程概况 |
| 4.2 漳泽泵站水力特性分析技术参数 |
| 4.2.1 泵站设计参数 |
| 4.2.2 泵站数值模拟的主要内容 |
| 4.3 漳泽泵站稳态运行分析 |
| 4.3.1 向潞安供水稳态运行 |
| 4.3.2 向潞宝供水稳态运行 |
| 4.3.3 向王桥供水稳态运行 |
| 4.3.4 稳态计算结果评价分析 |
| 4.4 漳泽泵站过渡过程水力特性分析 |
| 4.4.1 漳泽泵站向潞安供水过渡过程数值模拟 |
| 4.4.2 漳泽泵站向潞宝供水过渡过程数值模拟 |
| 4.4.3 漳泽泵站向王桥供水过渡过程数值模拟 |
| 4.4.4 过渡过程计算结果分析及水锤防护方案快速决策 |
| 4.5 数值模拟平台计算结果对比分析 |
| 4.5.1 稳态计算结果总结 |
| 4.5.2 水力过渡过程计算结果总结 |
| 第五章 漳泽泵站水力调度方式优化分析 |
| 5.1 该工程存在的技术难题及影响因素 |
| 5.2 漳泽泵站向三地供水流量平衡计算与分析 |
| 5.2.1 不同工况下变频泵运行稳态特性分析 |
| 5.2.2 水泵变速流量平衡分析 |
| 5.3 泵站水力调度安全经济运行方案制定 |
| 第六章 两软件数值模拟结果差异分析 |
| 6.1 建模方面 |
| 6.1.1 国内V1.0软件 |
| 6.1.2 PIPENET |
| 6.2 数学模型方面 |
| 6.2.1 国内V1.0软件 |
| 6.2.2 PIPENET |
| 6.3 计算精度方面 |
| 6.3.1 国内V1.0软件 |
| 6.3.2 PIPENET |
| 6.4 结果导出方面 |
| 6.4.1 国内V1.0软件 |
| 6.4.2 PIPENET |
| 6.5 两软件对比总结 |
| 第七章 空气阀进排气流量系数的影响分析 |
| 7.1 工况选取 |
| 7.2 国内V1.0软件数值模拟不同进排气系数对水锤的影响 |
| 7.3 PIPENET数值模拟不同进排气系数对水锤的影响 |
| 7.4 总结空气阀不同进排气系数对水锤的影响 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.1.1 稳态运行结论分析 |
| 8.1.2 供水系统过渡过程安全防护措施的快速决策 |
| 8.1.3 泵站安全经济水力调度控制方式的决策 |
| 8.1.4 数值模拟平台两软件差异 |
| 8.1.5 供水系统安全控制空气阀选型及进排气系数影响 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）傍河多井水源系统稳态运行及水力过渡过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究历程 |
| 1.2.1 傍河型地下水源数值模拟研究 |
| 1.2.2 水锤计算模型研究 |
| 1.2.3 瞬态摩阻研究 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 水锤计算基本理论及边界条件 |
| 2.1 水锤现象 |
| 2.2 水锤计算基础数学模型 |
| 2.2.1 弹性水锤理论 |
| 2.2.2 水锤计算的基本微分方程 |
| 2.2.3 水锤计算的特征线法 |
| 2.3 水柱分离及其再弥合 |
| 2.3.1 水柱分离节点的计算 |
| 2.3.2 水柱再弥合节点的计算 |
| 2.4 水锤计算的相关边界条件 |
| 2.4.1 水泵的边界条件 |
| 2.4.2 支管连接点的边界条件 |
| 2.4.3 相关防护设备的边界条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 水锤计算模型优化及实验校验 |
| 3.1 传统水锤计算模型的优化 |
| 3.1.1 水柱分离条件的优化 |
| 3.1.2 恒定摩阻模型 |
| 3.1.3 拟恒定摩阻模型 |
| 3.1.4 非恒定摩阻模型 |
| 3.2 水锤计算过程及程序 |
| 3.2.1 水锤计算数值模型构建 |
| 3.2.2 管道系统稳态模拟计算 |
| 3.2.3 管道系统暂态模拟计算 |
| 3.2.4 水锤模拟计算程序流程 |
| 3.3 水锤计算程序的实验模型校验 |
| 3.3.1 实验平台 |
| 3.3.2 实验设计 |
| 3.3.3 实验系统的数值模型构建 |
| 3.3.4 水柱分离条件优化结果对比分析 |
| 3.3.5 瞬态摩阻模型优化结果对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 傍河多井水源系统稳态计算分析 |
| 4.1 傍河型地下水源水位计算模型 |
| 4.1.1 地下水势流叠加原理 |
| 4.1.2 水源井浸润线方程的叠加 |
| 4.1.3 基于镜像法的河流补给边界处理 |
| 4.2 傍河多井水源系统水力计算方法 |
| 4.2.1 虚环理论 |
| 4.2.2 各环连续校正法 |
| 4.3 研究区概况 |
| 4.3.1 地理位置 |
| 4.3.2 地质结构 |
| 4.3.3 水文地质条件 |
| 4.3.4 傍河多井水源系统设计概况 |
| 4.4 水源井水位及管道水力计算分析 |
| 4.4.1 稳态运行计算参数 |
| 4.4.2 稳态运行计算结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 傍河多井水源系统水力过渡过程研究 |
| 5.1 水锤计算数值模型的构建 |
| 5.1.1 管路系统 |
| 5.1.2 控制设备 |
| 5.1.3 调节设备 |
| 5.2 傍河多井水源系统水锤计算分析 |
| 5.2.1 各水源井单独停泵水锤计算分析 |
| 5.2.2 1/2水源井同时停泵水锤计算分析 |
| 5.2.3 全部水源井同时停泵水锤计算分析 |
| 5.3 傍河多井水源系统水锤防护分析 |
| 5.3.1 气压罐+进排气阀方案 |
| 5.3.2 箱式双向调压塔+进排气阀方案 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与建议 |
| 结论 |
| 建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 水锤现象概述 |
| 1.2.1 水锤的定义 |
| 1.2.2 水锤的成因 |
| 1.2.3 水锤的分类 |
| 1.2.4 水锤的影响危害 |
| 1.3 HAMMER水锤分析软件 |
| 1.3.1 软件功能概述 |
| 1.3.2 软件建模计算流程 |
| 1.4 研究的目的与意义 |
| 1.5 国内外研究进展 |
| 1.5.1 水锤基本理论研究现状 |
| 1.5.2 水锤计算方法研究现状 |
| 1.5.3 水锤防护技术研究现状 |
| 1.5.4 数值模拟与实验研究现状 |
| 1.6 研究内容及方法 |
| 2 水锤基本理论与计算方法 |
| 2.1 刚性水锤理论 |
| 2.2 弹性水锤理论 |
| 2.3 水锤数学模型 |
| 2.3.1 一维非恒定流的基本方程组 |
| 2.3.2 水锤基本微分方程组 |
| 2.4 水锤的计算方法 |
| 2.4.1 解析法 |
| 2.4.2 图解法 |
| 2.4.3 差分法 |
| 2.4.4 特征线法 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.5.1 上游水库 |
| 2.5.2 流量调节阀 |
| 2.5.3 串联管道的连接点 |
| 2.5.4 下游为盲端 |
| 2.5.5 空气阀 |
| 2.5.6 两阶段关闭可控蝶阀 |
| 2.5.7 下游水池 |
| 2.5.8 调压塔 |
| 2.5.9 上游离心泵 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 高扬程、多起伏输水管道节点水锤风险评估 |
| 3.1 风险评估模型 |
| 3.1.1 风险评估指标 |
| 3.1.2 数据区间 |
| 3.1.3 关联函数 |
| 3.2 节点水锤风险评估 |
| 3.2.1 工程概况 |
| 3.2.2 工程建模 |
| 3.2.3 稳态水力计算 |
| 3.2.4 无防护停泵水锤计算 |
| 3.2.5 节点正压水锤风险评估 |
| 3.2.6 节点负压水锤风险评估 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 高扬程、多起伏输水管道水锤防护设备优化研究 |
| 4.1 缓闭式止回阀关阀程序优化 |
| 4.2 空气阀位置设置优化 |
| 4.2.1 管道中的气囊的形成与运动特点 |
| 4.2.2 空气阀的工作原理与类型 |
| 4.2.3 传统的空气阀设置方法 |
| 4.2.4 基于节点水锤风险评估模型的空气阀位置设置优化 |
| 4.3 调压塔参数与设置位置优化 |
| 4.3.1 调压塔的工作原理与类型 |
| 4.3.2 基于节点水锤风险评估模型的单向调压塔位置设置优化 |
| 4.3.3 单向调压塔参数优化 |
| 4.3.4 基于节点水锤风险评估模型的双向调压塔位置设置优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 高扬程、多起伏输水管道水锤防护效果评估 |
| 5.1 水锤防护效果评估模型 |
| 5.1.1 有效性评估指标 |
| 5.1.2 节点水锤防护效果评估模型 |
| 5.1.3 权重系数 |
| 5.1.4 管道水锤防护效果评估模型 |
| 5.2 水锤防护效果评估 |
| 5.2.1 无防护措施 |
| 5.2.2 缓闭式止回阀与空气阀组联用方案 |
| 5.2.3 缓闭式止回阀与单向调压塔联用方案 |
| 5.2.4 缓闭式止回阀与双向调压塔联用方案 |
| 5.2.5 缓闭式止回阀、空气阀组与单向调压塔联用方案 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A 作者在攻读学位期间发表的论文 |
| B 学位论文数据集 |
| 致谢 |
（6）基于断流水锤模型的给水管网管线简化仿真模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 城镇给水管网面临的问题 |
| 1.1.3 研究城镇给水管网水锤的意义 |
| 1.2 水锤分类 |
| 1.2.1 从关阀历时与水锤相的相互关系来划分 |
| 1.2.2 从引发水锤现象的外部因素来划分 |
| 1.2.3 从水锤的水力特性来划分 |
| 1.2.4 从水锤波动所产生的物理现象来划分 |
| 1.3 国内外水锤研究进展 |
| 1.3.1 国内外水锤研究的基本历程 |
| 1.3.2 国内外在给水管网水锤这一方向上的研究现状 |
| 1.3.3 当前研究中存在的问题 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第二章 给水管网水锤计算的基本理论与方法 |
| 2.1 水锤计算的基本理论 |
| 2.1.1 弹性水锤理论 |
| 2.1.2 水锤波速的分析计算 |
| 2.2 水锤计算的基本微分方程 |
| 2.3 水锤的数值解原理 |
| 2.3.1 特征线方程的推导分析 |
| 2.3.2 有限差分方程的推导分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 给水管网水锤计算的边界条件分析及仿真模拟验证 |
| 3.1 给水管道的相关边界条件 |
| 3.1.1 不同管径给水管道串联节点处的边界条件 |
| 3.1.2 给水管道分支管节点处的边界条件 |
| 3.2 水泵的相关边界条件 |
| 3.2.1 事故停泵时水泵的边界条件 |
| 3.2.2 正常运转时水泵的边界条件 |
| 3.3 缓闭止回阀的边界条件 |
| 3.4 给水管网其它附件的边界条件 |
| 3.5 基于断流水锤模型仿真模拟结果的验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 配水支管简化对给水管网水锤的影响分析 |
| 4.1 给水管网的简化原则及方法 |
| 4.1.1 给水管网简化原则 |
| 4.1.2 给水管网模型的简化方法 |
| 4.2 配水支管的有无对管网主干管水锤的影响分析 |
| 4.2.1 不同管径配水支管的有无对DN800 主干管水锤的影响分析 |
| 4.2.2 不同管径配水支管的有无对DN400 主干管水锤的影响分析 |
| 4.2.3 不同管径配水支管的有无对DN200 主干管水锤的影响分析 |
| 4.3 配水支管采用不同的简化方法对整个管网水锤的影响分析 |
| 4.3.1 原始管网的水力瞬态计算分析 |
| 4.3.2 配水支管直接移除后整个管网的水力瞬态计算分析 |
| 4.3.3 配水支管水力等效后整个管网的水力瞬态计算分析 |
| 4.3.4 不同简化方法的对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 环状配水管简化对给水管网水锤的影响分析 |
| 5.1 工程基本概况 |
| 5.2 给水管网的相关技术资料 |
| 5.2.1 水泵的相关计算参数 |
| 5.2.2 水锤波速 |
| 5.2.3 管线摩阻 |
| 5.3 给水管网中环状配水管不同简化时的水力瞬态计算分析 |
| 5.3.1 原始管网的水力瞬态计算分析 |
| 5.3.2 环状配水管直接移除后整个管网的水力瞬态计算分析 |
| 5.3.3 环状配水管采用水力等效Ⅰ简化后整个管网的水力瞬态计算分析 |
| 5.3.4 环状配水管采用水力等效Ⅱ简化后整个管网的水力瞬态计算分析 |
| 5.3.5 不同简化方法的对比分析 |
| 5.4 给水管网简化对水锤防护的影响分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与建议 |
| 结论 |
| 建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）长距离输水管道工程辅助决策系统研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.4 本文工作内容 |
| 2 基于GIS的长距离输水管线辅助设计应用 |
| 2.1 GIS在管线设计方面的应用 |
| 2.2 长距离输水管线的组成与特点分析 |
| 2.3 长距离输水管线辅助设计系统实现 |
| 2.4 管线数据的分段原则 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 长距离输水管道水力模型研究 |
| 3.1 水力计算概述 |
| 3.2 管材选型设计 |
| 3.3 管道水力计算模型 |
| 3.4 管道压力校核 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 辅助决策系统设计与实现 |
| 4.1 辅助决策系统概述 |
| 4.2 业务流程设计 |
| 4.3 系统基本框架与技术介绍 |
| 4.4 系统实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）供水管网瞬态水力模型建立和高效分析方法研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 瞬变流与供水安全 |
| 1.1.3 研究目的和意义 |
| 1.2 压力瞬变流相关理论的研究现状 |
| 1.2.1 瞬变流求解方法研究进展 |
| 1.2.2 瞬变流能量耗散机制研究进展 |
| 1.2.3 瞬变流应用研究进展 |
| 1.2.4 研究现状总结及存在问题分析 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 供水管网瞬态水力模型的建立方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型输入参数 |
| 2.2.1 初始稳态计算和瞬态建模数据需求 |
| 2.2.2 波速确定方法 |
| 2.2.3 瞬变流事件 |
| 2.3 复杂边界条件辨识分类 |
| 2.3.1 供水管网边界条件类型分析 |
| 2.3.2 复杂边界条件辨识分类方法 |
| 2.4 瞬态水力模型求解方法 |
| 2.4.1 瞬变流基本理论 |
| 2.4.2 通用特征线法 |
| 2.4.3 水柱分离计算 |
| 2.4.4 边界条件通用求解方法 |
| 2.4.5 常见边界条件模型示例 |
| 2.5 复杂管网的时间步长选取 |
| 2.5.1 传统的时步选取方法分析 |
| 2.5.2 改进的波速调整法 |
| 2.6 瞬态水力模型计算流程和示例分析 |
| 2.6.1 瞬态水力模型计算的基本流程 |
| 2.6.2 示例分析 |
| 2.7 瞬态水力模型校核方法 |
| 2.7.1 模型校核应考虑的问题分析 |
| 2.7.2 模型参数的复杂性和不确定性分析 |
| 2.7.3 模型校核的方法和步骤 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 基于拉格朗日法的瞬变流状态快速估计方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 欧拉法和拉格朗日法分析 |
| 3.3 基于拉格朗日法的瞬变流理论 |
| 3.3.1 瞬态压力波的传播机制 |
| 3.3.2 基于拉格朗日法的边界条件模型 |
| 3.3.3 摩阻损失的近似估计方法 |
| 3.4 高效拉格朗日模型 |
| 3.4.1 模型方法 |
| 3.4.2 效率控制策略 |
| 3.5 案例研究 |
| 3.5.1 瞬变流计算示例 |
| 3.5.2 计算精度和效率分析 |
| 3.5.3 其他分析和讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 供水管网瞬态水力模型的简化方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 瞬态水力模型的简化方法研究 |
| 4.2.1 基于稳态水力模型的常规简化方法及缺陷分析 |
| 4.2.2 适用于瞬态水力模型的管道合并简化方法 |
| 4.2.3 节点水量对简化过程的影响分析 |
| 4.2.4 示例分析 |
| 4.3 节点水量影响的概率分析和预评估方法 |
| 4.3.1 节点水量模型和水量影响因子 |
| 4.3.2 概率分析和评估方法框架 |
| 4.3.3 模型参数分析 |
| 4.3.4 节点水量影响预评估 |
| 4.4 案例研究 |
| 4.4.1 管网模型描述 |
| 4.4.2 节点水量影响的概率分析和预评估 |
| 4.4.3 基于节点水量影响预评估的瞬态模型简化方案分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 供水管网瞬态水力模型的高效应用方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 瞬变流分析的需求场景判别方法 |
| 5.2.1 供水管网动态水力模型理论 |
| 5.2.2 瞬变流分析的需求场景判别方法 |
| 5.2.3 应用示例分析 |
| 5.3 基于瞬变流影响区域的高效瞬变流分析方法 |
| 5.3.1 节点压力波动极值估计 |
| 5.3.2 瞬变流影响区域的边界划分 |
| 5.3.3 准水库边界条件 |
| 5.3.4 应用示例分析 |
| 5.4 供水管网瞬态水力模型高效应用的系统方法 |
| 5.4.1 瞬变流事件类型和结果评估准则 |
| 5.4.2 瞬变流分析和防护的系统方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 供水管网瞬态水力模型的案例研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 瞬态水力模型的建立 |
| 6.3 瞬态水力模型的简化 |
| 6.4 常规操作事件的瞬变流分析 |
| 6.5 突发性事件的瞬变流分析——断电停泵事故 |
| 6.6 突发性事件的瞬变流分析——水量突变事故 |
| 6.7 瞬变流影响下的管网安全运行结论和建议 |
| 6.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）注水管网瞬变流分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 注水管网瞬变流研究的目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 注水管网输送安全研究现状 |
| 1.2.2 管网瞬变流模型研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容和技术路线 |
| 第2章 管网系统稳态输送水力计算 |
| 2.1 管网系统拓扑结构 |
| 2.2 管网系统简化模型 |
| 2.2.1 管网图形等效简化 |
| 2.2.2 管网水力等效简化 |
| 2.3 管网系统水力计算方法 |
| 2.3.1 沿程水头损失方程 |
| 2.3.2 节点流量平衡方程 |
| 2.3.3 闭合环压降方程 |
| 2.3.4 源点之间的压降方程 |
| 2.4 管网系统模型求解 |
| 2.4.1 HARDY-CROSS法 |
| 2.4.2 牛顿迭代法 |
| 2.5 案例分析 |
| 2.5.1 案例一 |
| 2.5.2 案例二 |
| 2.6 章节小结 |
| 第3章 管网瞬变流分析理论 |
| 3.1 瞬变流波速方程 |
| 3.1.1 普通管道波速方程 |
| 3.1.2 含有里衬的圆形管道瞬变流波速方程 |
| 3.1.3 非金属材料管道瞬变流波速方程 |
| 3.2 欧拉方程 |
| 3.3 连续性方程 |
| 3.4 章节小结 |
| 第4章 刚性模型 |
| 4.1 模型适用范围 |
| 4.2 模型建立 |
| 4.3 管道内边界条件 |
| 4.3.1 泵站 |
| 4.3.2 空气罐与缓冲罐 |
| 4.3.3 立管 |
| 4.4 模型求解 |
| 4.5 计算流程 |
| 4.6 案例分析 |
| 4.7 章节小结 |
| 第5章 弹性模型 |
| 5.1 模型建立 |
| 5.1.1 忽略速度与水头的空间变化 |
| 5.1.2 考虑速度与水头的空间变化 |
| 5.2 管网外边界条件 |
| 5.2.1 速度边界条件 |
| 5.2.2 压力边界条件 |
| 5.2.3 复合边界条件 |
| 5.3 管网内边界条件 |
| 5.3.1 串联管道边界条件 |
| 5.3.2 三通管道边界条件 |
| 5.3.3 分支管道边界条件 |
| 5.3.4 管道阀门处边界条件 |
| 5.3.5 管道其他内部边界条件 |
| 5.4 网格划分 |
| 5.4.1 忽略速度与水头的空间变化 |
| 5.4.2 考虑速度与水头的空间变化 |
| 5.4.3 复杂管网系统的网格划分 |
| 5.5 模型求解 |
| 5.6 计算流程 |
| 5.7 案例分析 |
| 5.7.1 初始条件 |
| 5.7.2 边界条件 |
| 5.7.3 网格划分 |
| 5.7.4 计算结果 |
| 5.8 章节小结 |
| 第6章 注水管网瞬变流模型对比 |
| 6.1 刚性模型与弹性模型异同点 |
| 6.2 案例分析 |
| 6.2.1 复杂管网系统稳态计算 |
| 6.2.2 复杂管网系统瞬变流过程计算 |
| 6.3 章节小结 |
| 第7章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 附录A 注水管道关阀操作的水击计算方法对比软件 |
| A.1 软件开发运行环境 |
| A.2 软件介绍 |
| A.3 界面介绍 |
| A.4 程序代码 |
| 附录B 基于Pipeline Studio 3.61的注水管网模型 |
| B.1 基本参数 |
| B.2 稳态计算 |
| B.3 瞬态计算 |
| 附录C 注水管网瞬变流特性研究及预警系统软件 |
| C.1 软件开发运行环境 |
| C.2 软件介绍 |
| C.2.1 注水管网稳态计算 |
| C.2.2 注水管网瞬变流过程计算 |
| C.2.3 超压预警功能 |
| C.2.4 计算结果输出 |
| C.3 界面介绍 |
| C.4 程序代码 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（10）均值不等式和割、切线法在水力学分析中的应用（论文提纲范文）
| 1 数学理论 |
| 1.1 均值不等式 |
| 1.2 割线法与Newton切线法 |
| 2 方法应用 |
| 2.1 均值不等式在矩形明渠水力计算中的应用 |
| 2.2 割线法与Newton切线法在梯形明渠水力计算中的应用 |
| 3 算例 |
| 3.1 均值不等式方法实际算例 |
| 3.2 割线法与Newton切线法实际算例 |
| 4 结论 |
四、长输水管道系统水力计算简化模型（论文参考文献）
- [1]中哈原油管道系统节能优化运行与水击超前保护策略研究[D]. 杨金威. 东北石油大学, 2021(02)
- [2]基于数值模拟的分散式压力污水管网系统的优化设计与风险预测研究[D]. 李青青. 南华大学, 2020(01)
- [3]复杂供水系统水力调度安全经济运行控制方式的数值模拟[D]. 孙一鸣. 太原理工大学, 2020(07)
- [4]傍河多井水源系统稳态运行及水力过渡过程研究[D]. 吴荣础. 长安大学, 2020(06)
- [5]高扬程、多起伏输水系统水锤风险及防护措施研究[D]. 胡弈超. 重庆大学, 2019(01)
- [6]基于断流水锤模型的给水管网管线简化仿真模拟研究[D]. 李从起. 长安大学, 2019(01)
- [7]长距离输水管道工程辅助决策系统研究与实现[D]. 张晓平. 华中科技大学, 2018(06)
- [8]供水管网瞬态水力模型建立和高效分析方法研究与应用[D]. 黄源. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [9]注水管网瞬变流分析[D]. 王迪. 西南石油大学, 2017(05)
- [10]均值不等式和割、切线法在水力学分析中的应用[J]. 程铁杰,周婷. 山东农业大学学报(自然科学版), 2016(06)