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第1章 管道的瞬变流动过程 1

1.1 管道的瞬变流动过程 1

1.1.1 水力瞬变的概念 1

1.1.2 管道系统产生瞬变流动的原因 1

1.1.3 压力波在管道中的传播过程 2

1.1.4 基本概念 2

1.2 水击波传播速度 3

1.2.1 水击波在薄壁管道液体中的传播速度 3

1.2.2 水击波在厚壁管液体中的传播速度 5

1.3 瞬变流动中的摩阻损失 5

1.3.1 恒定流动时的沿程阻力系数 5

1.3.2 沿程阻力损失 6

1.3.3 瞬变流动的摩阻损失 7

1.3.4 管道当量长度的概念 7

1.3.5 串联管道的摩阻损失 7

1.3.6 并联管道的摩阻损失 8

第2章 输流管道刚性水柱理论 10

2.1 不可压缩流体非恒定流控制方程 10

2.1.1 能量方程 10

2.1.2 连续方程 10

2.1.3 节流流量方程 11

2.2 自流达到稳定的时间 14

2.3 简单管道缓慢关阀时的压力 15

2.3.1 流量变化已知时的压头方程 15

2.3.2 阀门关闭规律已知时的压头方程 18

2.4 复杂管道缓慢关阀时的压力 21

2.4.1 串联管道 21

2.4.2 并联管道 22

2.4.3 串并联管道 23

第3章 输流管道弹性水击理论 25

3.1 可压缩流体非恒定流控制方程 25

3.1.1 运动方程 25

3.1.2 连续方程 27

3.2 水击波的衰减和管道的充装 29

第4章 波动法 30

4.1 控制方程组 30

4.2 定解条件 32

4.2.1 初始条件 32

4.2.2 边界条件 33

4.3 数值解 34

4.3.1 直接水击最大增压 34

4.3.2 间接水击的最大增压 35

第5章 特征线法 39

5.1 控制方程组 39

5.2 特征方程的物理意义 41

5.3 近似水击控制方程的有限差分解法 43

5.3.1 有限差分方程组 43

5.3.2 基本的计算方法 45

5.3.3 基本的计算流程和算例编程 48

5.4 矩形网格计算法在复杂管道上的应用 49

5.4.1 矩形网格计算法应用于复杂管道上的特殊问题 49

5.4.2 各管段的统一时步法 50

5.4.3 各管段非统一时步法 55

5.5 完整水击特征方程的有限差分解法 61

5.5.1 矩形网格法 61

5.5.2 特征线网格法 63

第6章 边界条件 65

6.1 定速运行的离心泵的边界条件 65

6.1.1 泵性能解析表达法的求解 66

6.1.2 泵性能数组表达法的求解 67

6.2 阻力、惯性及弹性部件的边界条件 69

6.2.1 阻力部件 69

6.2.2 惯性部件 70

6.2.3 弹性部件 71

6.3 管道泄漏点的边界条件 71

6.4 阀动作的边界条件 72

6.4.1 阀的特性 73

6.4.2 阀造成的扰动 75

6.4.3 减压阀造成的扰动 77

6.5 液柱分离的边界条件 78

6.5.1 汽穴流和液柱分离的形成 78

6.5.2 液柱分离的边界条件 79

6.5.3 节点位置高程的计算 81

6.6 油品顺序输送的边界条件 82

6.6.1 有关基础知识 82

6.6.2 边界条件 84

第7章 管网工况计算 86

7.1 多枝共结管网稳定工况的计算 86

7.2 环状管网稳定工况的计算 88

7.2.1 哈迪·克罗斯法 90

7.2.2 计算程序及其应用 91

7.3 管网水击的计算 94

7.3.1 初始工况的参数 94

7.3.2 分支结点的边界条件 94

7.3.3 计算程序 96

第8章 管道水击控制 100

8.1 产生水击的原因及其危害 100

8.1.1 产生水击的原因 100

8.1.2 水击的危害 101

8.2 控制水击的基本方法 101

8.2.1 降低水击波传播速度 101

8.2.2 控制液流的变化 102

8.3 长输管道的动态控制 107

8.3.1 调节阀自动调节 107

8.3.2 泵机组自动停运 109

8.3.3 泵机组自动调速 109

8.3.4 提前发送减压拦截波 110

8.3.5 控制增压速率 110

8.3.6 停运机组自动重接和备用机组自动投运 111

8.3.7 控制参数的整定 112

8.4 几种控制的边界条件 113

8.4.1 增压速率调节 113

8.4.2 气压罐 117

8.4.3 进气阀 120

8.4.4 回流保护 122

8.5 管流最优控制基础 123

8.5.1 简单“无摩阻”管道的最优控制 123

8.5.2 简单摩阻管道的最优控制 128

参考文献 134