На правах рукописи
Экспериментальное и численное моделирование переходных процессов в кольцевых водопроводных сетях
Специальность: 05.23.16. – Гидравлика и инженерная гидрология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2010
Работа выполнена на кафедре
«Насосы и насосные станции»
ГОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА»
Научный руководитель: | доктор технических наук, профессор |
Официальные оппоненты: | доктор технических наук, профессор Н |
кандидат технических наук, | |
Ведущая организация: | Научно-исследовательский институт коммунального водоснабжения и очистки воды |
Защита состоится 27 декабря 2010 года в __-__ час. на заседании диссертационного совета Д 220.045.02 в ГОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА» по адресу127550 Москва, ул. Прянишникова, учебный корпус 1, ауд. 201, тел/
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА».
Автореферат диссертации размещен на официальном сайте ГОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА» (www. *****).
Автореферат разослан ___ ___________ 2010 года.
Ученый секретарь
диссертационного совета
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Опыт эксплуатации водопроводных систем, что резкие колебания давления (гидравлический удар) могут привести к разрушению сети, поломкам трубопроводной арматуры, насосов и даже к полному выходу из строя насосных станций.
Аварии, возникающие при гидравлических ударах, наносят существенный экономический ущерб, вследствие затрат на их ликвидацию и перерывов в подаче воды на предприятия, связанных с ремонтом. В связи с этим важным становится вопрос защиты насосных станций и водопроводных сетей от гидравлических ударов.
Переходные процессы в водопроводных системах по своей природе относятся к сложным, динамическим процессам. Факторы, определяющие протекание этих процессов, многообразны и учет их влияния весьма затруднен.
Указанные обстоятельства создают необходимость дальнейшего развития натурных и численных методов исследования переходных процессов в сложных условиях работы систем подачи и распределения воды (СПРВ).
Целью работы является разработка комплексных методов исследования, основанных как на данных экспериментов, так и на результатах расчетов переходных процессов в сложных условиях кольцевых водопроводных сетей.
Достижение поставленной цели потребовало решения ряда проблем, основными из которых являются:
1. Совершенствование методики проведения экспериментов по регистрации основных параметров переходных процессов, возникающих при отключении одного или нескольких насосных агрегатов на действующих насосных станциях систем водоснабжения;
2. Определение основных факторов, точность задания которых в наибольшей степени влияет на результаты расчета переходных процессов в напорных трубопроводах, и разработка количественных методов их сравнения;
3. Обоснование расчетной схемы, наиболее адекватно учитывающей особенности переходных процессов в кольцевых сетях систем водоснабжения;
4. Проведение численных экспериментов по моделированию переходных процессов в водопроводных сетях при различных возмущающих факторах с учетом неопределенности исходных данных и неоднозначности граничных условий.
Научная новизна работы. Впервые получены и существенно усовершенствованы следующие положения:
· методика проведения натурных экспериментов по исследованию переходных процессов на действующих сетях систем водоснабжения;
· проведение расчетов по гидравлическому удару в простом трубопроводе с использованием пакетов компьютерной математики и трехмерным представлением результатов;
· сравнительный анализ основных методов интегрирования системы дифференциальных уравнений, описывающих протекание переходных процессов в напорных трубопроводах;
· методика, учитывающая влияние параметров расчетной схемы на максимальное повышение давления при гидравлическом ударе;
· учет кольцевой структуры расчетной схемы путем задания граничных условий в узлах-ветвлениях;
· возможность задания при расчете переходных процессов не только сосредоточенного, но и распределенного отборов воды из сети;
· проведение расчетов, описывающих протекание переходных процессов в кольцевых водопроводных сетях для множества расчетных случаев в широком диапазоне вариации параметров, что является альтернативой их детерминированному заданию, используемому в настоящее время;
Методология и достоверность исследований. Натурные эксперименты проводились с использованием методов и средств измерений, разработанных на кафедре “Насосы и насосные станции” в ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства» (под руководством профессора, д. т.н. ) при непосредственном участии автора и научного руководителя профессора, д. т.н. .
В качестве инструментов решения поставленных задач использовались численные методы расчёта инженерных сетей, методы решения уравнений математической физики, использование пакетов компьютерной математики.
Применение апробированных методов определяет достоверность исследований.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно – технических конференциях, в том числе международных, в г. Санкт-Петербурге (2009 г.), Москве (2009 – 2010г).
Практическая ценность работы и реализация результатов.
Разработанные методика расчета переходных процессов на водоводах, в кольцевых и тупиковых сетях водоснабжения, а также реализующий эту методику пакет прикладных программ позволяют оценивать в интервальном виде негативные последствия гидравлического удара, выбирать подходящие устройства для борьбы с ними.
Данная программа локализует места экстремальных значений гидравлических переменных, что позволяет проектировать сети с параметрами, не выходящими за пределы допустимых, снизив, таким образом, до минимума ущербы от гидроудара.
Результаты диссертации использованы при реконструкции водопроводных сетей г. Кингисеппа Ленинградской области.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы (162 наименования) и приложения. Объем работы 182 страницы, она содержит 11 таблиц и 86 рисунков.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Современное водоснабжение представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений по добыче, обработке, подаче и распределению воды между потребителями.
Эффективность и долговечность водопроводных систем зависит как от их правильного проектирования, так и от организации технологических процессов эксплуатации.
Особенно большое значение имеют исследования нестационарных процессов, возникновение которых связано с разного рода технологическими процессами, происходящими в водопроводных сетях.
Одной из особенностей систем водоснабжения является невозможность проведения натурных экспериментов по исследованиям переходных процессов на действующих сетях в полном объёме. Выходом из положения может быть численное моделирование.
Применение вычислительной техники позволяет не только освободить человека от рутинной трудоемкой работы, но и значительно расширить круг решаемых задач.
Литература в этой области знаний посвящена накоплению математических моделей, методов и программных комплексов для решения отдельных задач, связанных с оптимизацией структуры, схем и параметров СПРВ в стационарных режимах работы, и в меньшей мере – изучению нестационарных режимов функционирования подобных систем.
В первой главе приводятся основные результаты обзора и анализа ранее опубликованных работ по вопросам теории гидравлического удара и переходных процессов. Отмечается, что наиболее значительный вклад в изучение теории гидравлического удара с учетом упругих свойств трубопровода и движущейся по нему жидкости была заложена (1899). Широко известны работы таких авторов, как , , , , Л. Аллиеви, Л. Бержерон, И. Пирсол, Д. Фокс, В. Стритер, О Шнидер, и многих других.
Отмечается, что результаты расчетов для сложных напорных трубопроводов получены: М. А Мостовым, , , и др.
Рассмотрены методы расчета переходных процессов на ЭВМ. Приводятся положения расчетов по методике и Д. Фокса.
Проблемы гидравлического удара и разработанных для его расчета методик ещё не в полной мере разрешены из-за многообразия влияющих факторов и сложности процессов, протекающих, как в трубопроводах, так и в иных сооружениях сети водоснабжения.
Известно, что при работе напорных систем водоподачи их параметры беспрерывно изменяются, поэтому деление процессов на стационарные и переходные весьма условно. При режимах, принимаемых за стационарные, в действительности происходят некоторые изменения параметров, но они относительно невелики, и поэтому их можно не учитывать.
Принято считать, что переходный процесс в гидравлической системе – это переход из одного условного стационарного режима в другой с изменением параметров (давление, скорость движения воды, частота вращения ротора агрегата и др.), определяющих эти процессы при стационарных режимах.
Повышения давления в напорных системах водоподачи происходят при переходных процессах, возникающих при плановых и аварийных остановках насосных агрегатов, их пусках, изменении частоты вращения насосных агрегатов, закрытиях запорной арматуры, заполнениях трубопроводов водой. В первой главе рассматриваются основные случаи повышения давления в системах водоподачи, как факторы возникновения переходных процессов в этих системах, и наиболее эффективные на сегодняшний день методы и сооружения на сетях для борьбы с гидравлическим ударом.
Во второй главе приводятся исследования влияния точности исходных данных и методов интегрирования дифференциальных уравнений на результаты расчета переходных процессов.
Отмечается сложность определения неопределённых исходных параметров, имеющих множество возможных значений. Влияние отдельных параметров на результат расчёта может существенно исказить результаты. Если оно достаточно мало, то неопределённостью соответствующего параметра можно для простоты пренебречь. Мера влияния параметров на результат расчёта формализуется в понятии релевантности. С его помощью различные параметры упорядочиваются по степени их влияния.
Влияние неопределённости параметра xl , при выбранном варианте решения Y измеряется так называемой абсолютной релевантностью
(1),
где Z параметр нестационарного потокораспределения, определяющийся векторами независимых неопределённых параметров X=(x1,…, xL) и зависимых (выбираемых) граничных условий У=(y1,…, yк),
-фиксированное среднее значение.
Рассмотрим традиционную задачу мгновенного закрытия запорного устройства в конце трубопровода, питаемого из резервуара – рис.1.
Для простоты будем рассматривать время протекания процесса, при котором скорость воды, вытекающей из бака, сохраняет постоянное исходное значение. Тогда граничные условия будут иметь вид:
h (0, t)= H0 (2)
h(L, t)= H0+c v0 /g (3)
v(L,t)=0 (4)
v(0,t)=v0 (5)
Начальные условия достаточно очевидны:
h(x,0)=H0 (6)
v(x,0)=v0 (7)
Рис.1. Расчётная схема примера
Целью задачи является определение функций скорости и напора во времени и в пространстве v=v(x,t); h=h(x,t) аналитически (методом разделения переменных) и численными методами:
· аппроксимации частных производных (конечных разностей) ;
· методом сквозного счета Маккормака ;
· методом характеристик ;
· стандартным методом системы компьютерной математики MathCad.
Общее решение для функции h(х, t,) полученное методом разделения переменных, имеет вид:
. (8),
где Но – высота бака; с - скорость распространения волны; g - ускорение свободного падения; L - длина трубопровода;v0 - начальная скорость.
Входящие в решение (8) параметры (скорость звука, уровень воды в резервуаре и начальная скорость) лишь в редких случаях могут быть заданы точно. Вариации скорости и уровня воды в резервуаре зависят от конкретной задачи и, как правило, могут быть оценены специалистом. Отмеченные изменения рассматриваются как стохастическая неопределенность, и ставится задача нахождения распределения решения (напора) при вероятностном задании данных. Потери на трение не учитываются.
Пусть скорость распространения волн, уровень воды в резервуаре и стационарная скорость воды распределены нормально с математическими ожиданиями c0, Ho0, vo0 и дисперсиями Dc, DH0,Dv0, соответственно.
Тогда напор в точке (х, y): h=h(x,y) будет иметь нормальное распределение с математическим ожиданием h0=h(c0, Ho0,vo0) и дисперсией
(9)
Из расчета следует, что дисперсия максимального напора составляет 52,97м2, что соответствует среднеквадратическому отклонению 7,28м.
Гистограмма максимальных напоров, полученная при имитационном моделировании, приведена на рис. 2.
Полученные данные обрабатывались статистическими методами. В частности, находился 95% доверительный интервал для дисперсии максимальных напоров с использованием критерия c2 .
Рис. 2. Гистограмма максимальных напоров при имитации (100 итераций)
Таким образом, 95 % доверительный интервал для дисперсии максимального напора составляет [33,53…58,67] м2, а попадание в него теоретической оценки (52,97м2) говорит об адекватности модели.
При численном моделировании явные конечно-разностные приближения для решения задач с начальными условиями для систем уравнений гиперболического типа, записываются в форме законов сохранения:
, (10)
где f, A и B – N–мерные векторы, которые для дифференциальных уравнений, описывающих процессы неустановившегося движения воды в трубах, получаются из уравнений переходного процесса с учётом диссипативных членов (N = 2):
; 
; 
. (11)
Интегрирование проводится методом сквозного счёта, т. е. возникающие в потоке ударные волны или контактные разрывы не выделяются и проявляются в виде сильных градиентов соответствующих параметров решения. Обычно в этом случае ударные волны «размазываются» на 2-3 интервала ∆x.
Численные алгоритмы основаны на методе Рунге-Кутта для решения обыкновенных дифференциальных уравнений и, поэтому, для того чтобы по известному f(t) получить решение на следующем шаге по времени f(t+∆t), необходимы одна или несколько итераций, обозначаемых f(1),f(2) ,… . При этом пространственные производные в уравнении (10) заменяются отношениями конечных разностей. Для этого используются левые и правые разности, вместо обычно используемых центральных разностей.
Применительно к исходной системе после определения коэффициентов первый шаг (предиктор) записывается в виде (рис.3):
. (12)
, (13)
откуда определяется решение в следующий момент времени t=(n+1) ∆t.
Рис. 3. Шаблон разностной схемы
Сравнение методов интегрирования уравнений переходных процессов приведено в таблице.
Результаты расчёта различными методами приведён на рис 4-7.
Приведем результаты расчетов коэффициентов релевантности по формуле (1) при вариации методами расчета, коэффициентами Дарси, скоростями распространения волн, начальными напорами и скоростями. Лепестковая диаграмма и соответствие параметров приведены на рис. 8.
Таблица
Сравнение методов интегрирования уравнений гидроудара
МЕТОД | ||||||
Разделения переменных (р. п.) k=150; λ =0 | Конечных разност. λ =0 | Маккормака λ =0 | Характеристик λ =0 | Маккормака λ ≠0 | Характеристик λ ≠0 | |
t/tрп | 1 | 0,323 | 0,971 | 0,845 | 1,106 | 1,067 |
Dhmax(м) | 4,58 | - | 7,76 | 0 | 5,15 | 0 |
Dhmin(м) | 4,49 | - | 0 | 0 | 4,47 | 4,58 |
Dvmax(м/c) | - | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Dvmin(м/c) | - | 0,216 | 0,152 | 0 | 0,123 | 0,028 |
Рис 4. Поверхность изменения скоростей по методу аппроксимации производных
Рис.5. Поверхность напоров по методу разделения переменных
Рис. 6. Поверхность h(x,t) с учетом тренияl¹0 при расчёте методом характеристик.
Рис.7. Поверхность изменения напоров с учетом трения. Метод Маккормака
Рис. 8. Лепестковая диаграмма релевантностей
При этом рассматривались метод характеристик и метод Маккормака, так как они оба учитывают гидравлическое сопротивление и являются абсолютно сопоставимыми. Все остальные числовые параметры варьировались в пределах ±10% от наиболее ожидаемых значений (максимальные и минимальные значения в формуле (1)).
Из рис.8 видно, что величины начальной скорости vo, скорости звука с и метод расчета оказались значимыми, а диапазон их возможных значений необходимо учитывать при расчетах.
В третьей главе рассматриваются особенности расчета переходных процессов в системе водоснабжения.
Даётся обоснование расчетной схемы, наиболее адекватно учитывающей особенности переходных процессов в кольцевых сетях систем водоснабжения. Учет кольцевой структуры расчетной схемы производится путём задания граничных условий в узлах-ветвлениях. Даётся обоснование возможности задания сосредоточенного и распределенного отборов воды из сети.
Дифференциальные уравнения неустановившегося движения воды в трубопроводах задаются двумя уравнениями в частных производных:
· уравнения неразрывности
(14)
· уравнения движения
(15)
Переходные процессы в системах водоснабжения имеют специфические черты, связанные с:
· наличием кольцевых структур в топологии сети;
· распределением водопотребителей и стохастическим характером разбора воды;
· возможностью включения высоконапорных пожарных насосов;
· недопустимостью длительного перерыва в подаче воды и попадания загрязнений в сеть через неплотности трубопроводов;
· наличием напорно-регулирующих сооружений, являющихся источниками отраженных волн;
· возможностью подсоса воздуха через водоразборную арматуру при понижении давления в сети ниже атмосферного.
Отмеченные особенности учитывались путём задания соответствующих граничных условий.
Четвёртая глава посвящена моделированию переходных процессов в системах подачи и распределения воды.
Принимая во внимание реальную обстановку на сетях, делается вывод, что провести полномасштабный эксперимент на системах водоснабжения не представляется возможным ввиду наличия экономических и организационных трудностей. Особо отмечается невозможность учета влияния ряда факторов на протекание переходных процессов и невозможность изменения отдельных параметров в широких пределах при проведении натурных экспериментальных исследований, что в свою очередь не даёт полной картины происходящих в сетях переходных процессов. Указанные обстоятельства диктуют необходимость проведения моделирования переходных процессов в СПРВ на ЭВМ.
Стационарное потокораспределение может быть получено из моделирования переходных процессов методом установления.
Метод установления имеет ряд преимуществ:
- не требуется начального приближения расходов, удовлетворяющих первому закону Кирхгофа;
- не используется информация о кольцевой структуре сети;
- возможно построение более адекватных моделей СПРВ, например, учитывающих специфику распределенного и сосредоточенного водопотребления; отпадает необходимость в специальной процедуре определения напоров в узлах, так как в расчете переходных процессов расходы и напоры получаются одновременно. Существенным недостатком этого метода является относительно большое время расчета.
Моделирование проводилось для существующей сети водоснабжения города Кингисеппа, план которой приведён на рис.9.
Рис. 9. План сети.
Блок-схема расчета переходных процессов приведена на рис.10.
Результаты применения метода установления приведены на рис.11.
Рис. 10 Блок-схема расчёта переходных процессов
Видно, что полученные результаты соответствуют общепринятым представлениям о процессах, протекающих в СПРВ.
Рис. 11. Процесс установления
Производилось моделирование аварийных ситуаций в СПРВ. Математическая модель аварийного режима получается из модели исправной СПРВ путем имитации аварии на одном из участков. При этом утечка рассматривается как истечение воды через отверстие с тонкой стенкой. Процесс образования разрыва представлен на рис.12.
В предыдущих главах отмечалось, что многие величины, участвующие в реализации методов расчёта, заданы приближенно. Это относится к значениям узловых расходов и скоростей звука в участках сети, характеристикам запорно-регулирующей и предохранительной арматуры, уровням воды в баках и резервуарах, утечкам из сети, диаграммам Сьютера и т. д.
Рис.12. Моделирование разрыва участка 3-4 за 1,5 сек.
В соответствии с принятым подходом, перечисленные факторы неопределенности можно рассматривать как величины и функции, принимающие значения из некоторых интервалов возможных изменений. Практический интерес представляет рассмотрение верхних и нижних границ изменения контролируемых величин во времени, образующих интервалы возможных решений. Примеры для различных величин приводятся на рис13 и 14.
Рис. 13. Отключение отбора в узле 10 при скоростях волн, граница изменения величин 330-870м/c
В данной главе рассматривается вопрос моделирования переходных процессов, связанных с отключением электроэнергии. Известно, что кратковременное отключение электричества может стать причиной возникновения аварий на объектах водоснабжения, подобных рассматриваемым в рамках диссертации. Рельеф города Кингисепп характеризуется относительно малыми перепадами высот, что исключает опасность значительного повышения давления при нештатной работе на насосной станции. Результаты расчёта для случая отключения электроэнергии на 2 секунды приведены на рис.15-18.
Рис. 14. Разрыв участка 7 при одновременном изменении параметров (скоростей звука, узловых расходов и гидравлических сопротивлений)
Рис. 15. Отключение насоса на 2 сек, параметры у насосной станции
Анализ, полученных при моделировании данных, показал, что наибольшее повышение напора происходит в центре сети, а не у насосной станции, но из-за потерь по длине, оно меньше предельно допустимого.
Пятая глава диссертации посвящена описанию натурного эксперимента, проведённого на водопроводных сетях города Кингисепп.
Проведению исследований переходных процессов предшествовало обследование насосных станций II и III подъемов и трубопроводов водопроводной сети г. Кингисеппа Ленинградской области.
Рис. 16. Отключение насоса на 2 сек, параметры в центре сети (без выделения разрывов сплошности)
Рис. 17. Отключение насоса на 2 сек, параметры в центре сети (с выделением разрывов сплошности)
Рис. 18. Отключение насоса на 2 сек, параметры в центре сети (с выделением разрывов сплошности и с учетом зависимости отборов от напоров)
Учитывая специфику объекта, эксперименты проводились в ночное время. При пространственном разнесении насосной станции и места регистрации давления, временная синхронизация осуществлялась по сигналам точного времени радио-эфира.
В главе приводится описание измерительного оборудования с его характеристиками. Проводится оценка ошибок измерения, таких как: давления, времени, скорости распространения ударной волны.
Эксперименты проводились для следующих случаев: отключение одного из двух параллельно работающих насосных агрегатов, одновременное отключение двух параллельно работающих насосных агрегатов, отключение одного работающего насоса.
В первом случае имитировалось плановое отключение насосного агрегата.
Во втором случае имитировалось аварийное отключение насосной станции. Воспроизводилось условие протекания переходных процессов при аварийном отключении электроэнергии.
В третьем случае имитировалась аварийная остановка насосного агрегата.
В первом случае при работе двух насосных агрегатов №2 и №3 расход воды насосной станции составлял 1420 м3/ч. Во втором случае при работе тех же насосных агрегатов расход равнялся 1275 м3/ч. В третьем случае при подаче воды одним насосным агрегатом № 3 расход станции был равен 1060 м3/ч.
Порядок проведения исследований:
включение аппаратуры, проверка исправности;
установка нулевых значений на шкале приборов;
проверка прохождения импульсов;
установление выбранного режима работы системы;
фиксировались начальные показания;
производилось отключение насосных агрегатов;
запись продолжалась в течение 45...300 секунд;
производилась предварительная оценка полученных записей, на основании которых принималось решение о повторении режима или о переходе к следующему режиму.
Обработка сводилась к определению значений давлений в различных точках системы и времени добегания волн гидроудара от одного датчика до другого.
При проведении экспериментов давление измерялось в трех точках: на напорной линии насоса №3 перед обратным клапаном - датчик давления №1, на напорной линии насоса №3 после обратного клапана - датчик давления №2, на левом напорном водоводе - датчик давления №3.
План насосной станции приведён на рис.19, результаты натурного эксперимента приводятся на рис20-23.
Рис.19. План насосной станции II подъёма
Рис. 20. Насосная станция II подъёма. Отключение насосных агрегатов №2 и №3: 1 – давление в напорной линии перед клапаном (атм), 2 – давление в напорной линий после клапана, 3 – давление в левом напорном водоводе.
Рис.21. Отключение насосных агрегатов №2 и №3.
1– давление в напорной линии перед клапаном (атм), 2 – давление в напорной линий после клапана, 3 – давление в левом напорном водоводе
При анализе получившихся данных видно, что они в целом соответствуют нашей модели в первые секунды гидравлического удара, дальнейший процесс зависит от слишком многих факторов, основные из которых планируется учесть в дальнейшем.
Рис. 22. Отключение насосного агрегата №3. 1– давление в напорной линии перед клапаном (атм), 2 – давление в напорной линий после клапана, 3 – давление в левом напорном водоводе
Из рис. 21 – 22 следует, что после отключения насосных агрегатов давление за ними сначала резко падает, а затем медленно повышается. Эти явления отражают тот факт, что после отключения насосов, вода относительно медленно сливается из стояков зданий, компенсируя изменения давления в сети, волны которого распространяются и достигают насосной станции. Изучение этого эффекта требует дальнейших дополнительных исследований.
Рис. 23. Водопроводная сеть. Остановка насосных агрегатов №2 и №3.
1 – датчик давления №1(мастерские); 2 – датчик давления №2 (колодец)
Из рисунка 23 видно, что давление в центре сети изменяется не почти мгновенно, а медленно, приближенно по линейному закону.
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Повышение давления в напорных системах водоподачи с насосными станциями, как правило, происходит при переходных процессах, возникающих при плановых и аварийных остановках насосных агрегатов.
2. Опыт их проектирования и эксплуатации показал, что при аварийных остановках насосных агрегатов в трубопроводах могут возникнуть разрывы сплошности потока, и, как следствие этих разрывов, значительное повышение давления.
3. В настоящее время разработано достаточное количество методов интегрирования уравнений в частных производных гиперболического типа, и их систем, к которым сводится задача расчёта переходных процессов в инженерных сетях. Наибольшие погрешности моделирования переходных процессов могут быть связаны с постановкой задачи и неточностью её параметров.
4. При расчетах переходных процессов в условиях неопределенности особое внимание следует уделять вариациям расходов и скоростей распространения волн. Начальные напоры и коэффициенты гидравлических потерь на трение в первом приближении можно принимать постоянными. Влияние на результаты может оказывать метод расчета.
5. Учет кольцевой структуры расчетной схемы рекомендуется производить путем задания граничных условий в узлах-ветвлениях.
6. Проведено теоретическое обоснование проведения расчетов, описывающих протекание переходных процессов в кольцевых водопроводных сетях для различных расчетных случаев в широком диапазоне вариации параметров.
7. Основной неопределенностью при интегрировании дифференциальных уравнений переходных процессов в кольцевых сетях является задание граничных условий в узлах сети.
8. Не исключены случаи, когда наибольшее повышение давления при временном отключении электроснабжения на насосной станции возникает в центре сети, их необходимо включить в ряд расчетных.
9. Описана методика натурных исследований и экспериментальная техника, которая использовалась для решения задач в рамках классической гидравлики.
10. Эксперименты показали, что при относительно длительных отключениях насосных агрегатов резкое изменение давления в кольцевых сетях сглаживается подпиткой воды из стояков внутренней сети.
11. Выполненная оценка точности измерения и определение предельных ошибок по всем параметрам при эксплуатации систем водоснабжения г. Кингисеппа показала, что их величины находятся в приемлемом диапазоне, что позволяет не сомневаться в достоверности результатов.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Работы в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ:
1. Лиханов, Д. М. О значимости факторов, влияющих на переходный процесс в простом трубопроводе [Текст] / , , М // Природообустройство, Научно – практический журнал № 2, 2010. – С 40 – 48.
2. Лиханов, Д. М. Численное моделирование переходных процессов в кольцевых водопроводных сетях [Текст] / , М // Природообустройство. Научно – практический журнал № 3– 2010. – С 58 – 63.
3. Лиханов, Д. М. Проблемы моделирования переходных процессов в кольцевых сетях систем водоснабжения [Текст] / , М // Вестник гражданских инженеров. № 2 (23). — 2010.— С. 150–155.
Другие работы:
4. Лиханов, Д. М. Сравнительный анализ методов интегрирования уравнений переходных процессов в напорных трубопроводах [Текст] / , М // Доклады 66-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета / Санкт-Петербургский госуд. архит.-стоит. ун-т. Ч.II/ СПб., 2009. С 60 – 65.
5. Лиханов, Д. М. Экспериментальные исследования переходных процессов, возникающих при отключении основных агрегатов на насосной станции второго подъема в водопроводной системе города Кингисеппа. [Текст] / , , // Природообустройство, Научно – практический журнал № 4, 2008 – С. 37 – 40.
Московский государственный университет
Природообустройства (МГУП)
® Зак. № Тираж 100
