流体瞬变导致的管道振动研究

推导了输流管道及生流体——结构瞬态耦合时，流体的连续性方程和运动方程。以及流体瞬变导致的管道轴向和横向振动方程。对输流管道发生流体瞬变时液固耦合的数值计算方法进行了较深入研究。改进了特征线算法。将频率相关摩擦模型向液固耦合情况下进行了推广。提出了管道液固瞬态耦合的有限解法，建立了流体瞬变时液固耦合的一维有限元数值计算方法。所研制软件全面考虑了流体和管道之间的泊松耦合、节点耦合和摩擦耦合。对于简单管道系统，它能仿真出流体的瞬态压力，速度和流体瞬变导致的管道振动位移及动态应力。建立了一套灵活的液压管道实验系统，进行了多种管道固定情况的实验；采用小波分析等多种计算机信号分析法对实验结果进行了处理。 2100433B

本书在总结国内外研究成果的基础上，从生产实际中所涉及的瞬变流问题出发，结合作者多年的研究成果，着重讲述瞬变流的基本理论及其工程应用。主要内容包括瞬变流基本理论、泵及泵站分析、液柱分离和弥合水击、弥合水击数学模型及数值解法、管网系统分析、瞬变流在堵塞检测中的应用、瞬变流在泄漏检测中的应用、长距离输油管道的水力瞬变分析。

本书可供流体力学、油气储运工程等相关专业的本科、硕士、博士研究生学习使用，也可供从事液体管道瞬变流工作的科研、教学、设计人员参考。

水电工程中的管道水力瞬变问题，主要有水轮机突甩负荷和水泵事故断电(又称为动力丢失)，调压室系统的涌浪波动，管道系统的水力振荡。

在水力瞬变过程中可发生下述现象：

1. 管道水压急剧上升;

2. 水压急剧下降到蒸汽压力而导致液体汽化和液柱分离，并在液柱重新聚合时产生巨大的冲击压力;

3. 管道水力共振;

4. 水轮机机组转速上升超过允许值，或水泵反向飞逸转速超过允许值。这些现象可导致管壁破裂、水轮机和泵部件损坏，造成灾难性事故，应在设计和运行中尽量避免。

第一章　绪论

第一节　研究的目的及意义

第二节　研究现状和发展动态

第二章　瞬变流基本理论

第一节　瞬变流分析基本方程

第二节　瞬变流方程的数值解法

第三节　边界条件的建立和求解

第三章　泵及泵站分析

第一节　离心泵及其特性

第二节　泵站分析

第三节　泵站的运行控制

第四节　泵站的水力瞬变

第四章　液柱分离和弥合水锤

第一节　气体释放

第二节　液柱分离和断流空腔

第三节　断流空腔与弥合水锤升压的关系

第四节　完全断流型空腔弥合水锤的形成过程分析

第五节　断流空腔弥合水锤的防护措施

第六节　小结

第五章　断流空腔弥合水锤数学模型及数值解法

第一节　断流空腔弥合水锤数学模型

第二节　断流空腔弥合水锤的数值模拟

第三节　断流空腔弥合水锤工程实例分析

第六章　管网系统分析

第一节　管网的稳态流动分析

第二节　管网的瞬态流动分析

第七章　瞬变流在管道堵塞检测中的应用

第一节　基于瞬态压力信号分析的堵塞检测

第二节　基于小波变换的信号分析方法

第三节　基于小波变换的堵塞点识别技术

第四节　应用实例分析

第八章　瞬变流在泄漏检测中的应用

第一节　基于瞬态模型的泄漏检测方法

第二节　基于瞬态负压波的泄漏检测方法

第九章　长距离输油管道水力瞬变分析

第一节　水力瞬变分析软件介绍

第二节　基于SPS的原油管道停输再启动分析

第三节　基于TLNET的原油管道泄漏量分析

参考文献