Гидродинамические аспекты развития аварийных ситуаций в трубопроводных системах водоснабжения и водоотведения
Диссертация
Поэтому крайне важно уметь достаточно точно прогнозировать последствия аварийных ситуаций на этих трубопроводных системах, чтобы снизить возможный ущерб и выбрать наиболее адекватные меры защиты и восстановления. Для правильной оценки последствий аварии необходимо учитывать возникающий при этом интенсивный нестационарный процесс в трубопроводах и оборудовании рассматриваемых систем. Для этого… Читать ещё >
Содержание
- 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И СОСТОЯНИЯ ИЗУЧЕНИЯ ВОПРОСА
- 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТА НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ТРУБОПРОВОДОВ
- 2. 1. Область определения. Ly
- 2. 2. Дифференциальные уравнения, описывающие движение жидкости в трубах
- 2. 3. Граничные условия
- 2. 3. 1. Истечение под уровень
- 2. 3. 2. Примыкание к внешним частям трубопроводной сети
- 2. 3. 3. Соединения трубопроводов
- 2. 3. 4. Местные сопротивления
- 2. 3. 5. Примыкание с насосной станции
- 2. 3. 6. Истечение в атмосферу
- 2. 4. Начальные условия.^'
- 2. 5. Разрыв сплошности потока
- 2. 5. 1. Одиночная каверна в трубе
- 2. 5. 2. Одиночная каверна в соединениях труб (тройниках)
- 2. 5. 3. Каверна в местном сопротивлении
- 3. 1. Характеристическая форма уравнений гидравлического удара
- 3. 2. Разностная сетка. JJ
- 3. 3. Выбор параметров расчета
- 3. 3. 1. Время счета
- 3. 3. 2. Шаг счета
- 3. 4. Основные расчетные соотношения
- 3. 4. 1. Конкретизация расчетных зависимостей
- 3. 5. Расчет во внутренних точках
- 3. 6. Расчет на границах
- 3. 6. 1. Разрешение граничных условий при расчете дюкерного перехода
- 3. 6. 1. 1. Примыкание к внешним частям трубопроводной сети
- 3. 6. 1. 2. Соединение трубопроводов
- 3. 6. 1. 3. Расчет истечения под уровень
- 3. 6. 2. Разрешение граничных условий при расчете напорного канализационного коллектора
- 3. 6. 2. 1. Примыкание к насосной станции
- 3. 6. 2. 2. Примыкание к камере гашения энергии
- 3. 6. 2. 3. Места установки обратных клапанов
- 3. 6. 1. Разрешение граничных условий при расчете дюкерного перехода
- 3. 8. 1. Решение задачи численным методом
- 3. 8. 1. 1. Расчет во внутренних точках
- 3. 8. 1. 2. Расчет на границах
- 3. 8. 2. Решение задачи аналитическим методом
- 4. 1. Схематизация объекта
- 4. 2. Расчет на границах
- 4. 3. Начальные данные
- 4. 4. Результаты расчета
- 4. 4. 1. Динамика процесса
- 4. 4. 1. 1. Динамика процесса при разрыве одной трубы без учета разрыва сплошности потока
- 4. 4. 1. 2. Динамика процесса при разрыве одновременно двух труб без учета разрыва сплошности потока
- 4. 4. 1. 3. Динамика процесса при разрыве одной трубы с учетом разрыва сплошности потока
- 4. 4. 1. 4. Динамика процесса при разрыве одновременно двух трубы с учетом возникновения разрыва сплошности потока
- 4. 4. 1. 5. Конечная стадия переходного процесса
- 4. 4. 2. Анализ влияние места расположения аварии вдоль трубопровода
- 4. 4. 3. Расчет параметров потока при изменении величины отверстия разрыва и анализ полученных данных
- 4. 4. 3. 1. Анализ кавитационных зон
- 4. 4. 3. 2. Стабилизация потока
- 4. 4. 1. Динамика процесса
- 5. 1. Схематизация объекта
- 5. 2. Расчет на границах
- 5. 3. Результаты расчета
- 5. 4. Выводы
Список литературы
- Абрамов H.H. Водоснабжение. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп.: М., Стройиздат, 1974. — 480 с.
- Аверьянов В.К. Трубопроводные системы энергетики. Развитие теории и методов математического моделирования и оптимизация / Коллективная монография/ В. К. Аверьянов, H.H. Новицкий, М. Г. Сухарев и др. Новосибирск: Наука, 2008. С. 44- 60.
- Алышев В.М. Методика определения скорости распространения волны гидравлического удара в многофазных потоках // Гидравлика, использование водной энергии: Труды МГМИ. 1979. — т.61. — с.52−57.
- Алышев В.М. Неустановившееся напорное движение реальной жидкости в трубопроводных системах: Автореф. дис. докт. техн. наук. — М: МГМИ, 1987.- 44 с.
- Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М., «Недра», 2-е изд. перераб. и доп., 1982. — 224 с.
- Андрияшев М.И. Графические расчеты гидравлического удара в водоводах. М.:Стройиздат, 1969. 65 с.
- Асатур К.Г. О решении дифференциальных уравнений гидравлического удара Н.Е.Жуковским // Изв. АН АрмССР. Сер.физ.-мат.науки. — 1950. № 2.
- Асатур К.Г. Расчет гидравлического удара с учетом сил трения // Гидротехническое строительство. 1957. — № 3. — с. 44−47.
- Атавин A.A. Тарасевич В. В. Численные методы расчета неустановившегося течения жидкости в сложных гидросистемах. Сб. Автоматизация закрытых оросительных систем. Новочеркасск, 1975, с. 89−106.
- Бегляров Д. С. Расчет переходных процессов в системах водоподачи споследовательно работающими насосными станциями Текст. / Д. С. Бегляров, К. В. Земский // Мелиорация и водное хозяйство. 2000 № 5.- С. 28−29.
- Бегляров Д. С. Научное обоснование методов расчетов в напорныхси-стемах водоподачи с насосными станциями. Текст. / Д. С. Бегляров // Диссертация докт. тех. наук М.: 2007 304 с.
- Белоусова В.А. Математическое моделирование процессов в магистральных нефтепроводах // В. А. Белоусова, В. А. Гурьев, A.A. Казаков и др. // Приложение к журналу ТТН. 2001 .-№ 12. С. 27 — 35.
- Бержерон Луи. От гидравлического удара в трубах до разряда в электрической цепи. (Общий графический метод исследования) / Перевод с франц-ого С. Г. Батюшковой. Под редакцией д.т.н. В. А. Архангельского. М.: Машгиз, 1962. 348 с.
- Блохин В.И. Экспериментальные исследования гидравлического удара, сопровождающиеся разрывом сплошности потока // Водоснабжение и санитарная техника. 1970. — № 11. — С. 11−20.
- Блохин В.И. К вопросу о расчете гидравлического удара, сопровождающимся разрывом сплошности потока // Труды НИМИ. — Новочеркасск, 1975.-Том 16, № 5.- С. 181−207.
- Вишневский К.П. Переходные процессы в напорных системах водопа-дачи/Агропромиздать, 1986.-132 с.
- Воеводин А.Ф., Щугрин С. М. Численные методы расчета одномерных систем. Новосибирск: Наука. 1981. 208 С&-
- Волков А.И., Жарский И. М. Большой химический справочник Мн.: Современная школа, 2005. — 608 с.
- Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учеб. для вузов / Под ред. С. В. Яковлева. М.: Стройиздат, 1990. 511 с.
- Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения: Справочник / Б. Н. Репин, С. С. Запорожец, В. Н. Ереснов и др.- Под ред. Б. Н. Репина. М.: Высш.шк., 1995.-431с.
- Гидравлический расчет сетей водоотведеиия: 4.1. Закономерности движения жидкости / М. И. Алексеев, Ф. В. Кармазинов, А.М.Курганов- СПб.гос.архит.-строит.ун-т- НТО спец.гор. хоз-ва СПб. СПб., 1997 — 128 с.
- Гинзбург И.П., Гриб A.A. Гидравлический удар реальных жидкостей в сложных трубопроводах // Вестник ЛГУ. 1956. № 8.
- Гладкова Е.В. Влияние различных факторов на скорость распространения волны гидравлического удара в газожидкостном напорном потоке: Авто-реф. дис. канд. техн. наук. М.: МГМИ, 1996. 22 с.
- Дикаревский B.C. Гидравлический удар и противоударная защита напорных водоводов: Автореф. дис. докт. техн. наук. 1: ЛИИЖТ, 1972. — 31 с.
- Дикаревский B.C. Водоводы. Монография: Труды РААСН. Строительные науки. т.З. — М.: РААСН, 1997. 200 с.
- Дикаревский B.C., Капинос О. Г. Методика расчета гидравлического удара в водоводах при плоском рельефе местности // Вестник отделения Строительных наук РААСН. 2001. № 4. — с.20−27.
- Дикаревский B.C., Капинос О. Г., Твардовская Н. В. Гидравлический удар в напорных трубопроводах водоотведеиия // Вестник РААСН. — 2004. — Вып.8. С. 152−156.
- Дикаревский B.C., Маркин A.A. Скорость распространения волны гидравлического удара в водоводах // Водоснабжение и санитарная техника. — 1967.-№ 2.
- Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. — М.-Л.:ГИТТЛ, 1949.- 104 с.
- Зилке В. Трение, зависящее от частоты, при неустановившемся течении в трубопроводе. Труды ASME, сер. Д., 1968, № I, С. 120−127.
- Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. 672 с.
- Калицун В.И., Ласков Ю. М. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат. 2000. — 417с.
- Калицун В.И. Водоотводящие системы и сооружения: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1987. — 336 с.
- Каганович Б.М., Меренков А. П., Балышев O.A. Элементы теории гетерогенных гидравлических цепей. Новосибирск. Наука. Сибирское предприятие РАН. 1997 г. — 120с.
- Картвелишвилли H.A. Гидравлический удар и уравнительные резервуары /Е.К. Любимцев: Под ред. Картвелишвилли H.A. М.: Наука, 1968. -247 с.
- Картвелишвили H.A. Динамика напорных трубопроводов. М.: Энергия, — 1979. — 224 с.
- Капинос О.Г. Методика расчета гидравлического удара в магистральных трубопроводах с учетом профиля прокладки: Автореф. дис. канд. техн. наук. СПб: ПГУПС, -2001.-23 с.
- Килимник В.Д. Результаты эксплуатации унифицированного гасителя гидравлических ударов в условиях оросительных гидросистем // Гидравлика сооружений оросительных систем: Сб. ст. НИМИ. 1975. Т. XVII -Вып.5. -С. 92−97.
- Киселев П.Г. Гидравлика: Основы механики жидкости. М.: Энергия, 1980.-360 е., ил.
- Колотило Н.И. Гидравлический удар с разрывом сплошности потока в напорных водоводах насосных станций: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М.: МИСИ, 1988.-19 с.
- Курганов A.M., Федоров Н. Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения. Справочник. — Л: Стройиздат, 1986.-437 с.
- Левченко Е.Л. К вопросу о применении систем сглаживания волн давления на нефтепроводах АК «Транснефть» // Е. Л. Левченко, С. Б. Николаев, Л. МЛ Беккер // Приложение к журналу ТТН. 2001. -№ 12. С. 19 -27.
- Лиханов Д.М. Экспериментальное и численное моделирование переходных процессов в кольцевых водопроводных сетях: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М.: МГУП, 2010.-19 с.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учебник для ВУЗов. — 6-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1987. 840 с.
- Лямаев Б.Ф., Небольсин Г. П., Нелюбов В. А. Стационарные и переходные процессы в сложных гидросистемах: Методы расчета на ЭВМ. -Л.: Машиностроение, 1978. — 192 с.
- Лямаев Б. Ф. Меныциков С.А. Влияние высотного продольного профиля водоводов на гидравлический удар при больших статических напорах // Изв.вузов. Стр-во и архитектура. 1986 № 6 — с.93−96.
- Лямаев Б.Ф., Крицкий Г. Г., Никитин Г. Л. Применение современных информационных технологий при расчете гидравлического удара в системах водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. 2003. — № 10- с. 1215.
- Мелещенко Н.Т. Общий метод расчета гидравлического удара в трубопроводах // Изв.ВНИИТа. 1941. т.29. — с.5−25.
- Мелконян Г. И. Расчет гидравлического удара в сложной системе водоснабжения с помощью ЭВМ // Труды ЛИВ Та. 1968. — Вып. 119.
- Мелконян Г. И. Некоторые теоретические и прикладные вопросы неустановившегося напорного движения: Автореф. дис... докт. техн. наук. -Л.: ЛИВТ, 1971, — 14 с.
- Меренков А.П., Хасилев В .Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука. 1985. 278с.
- Мороз А.Н. Переходные гидравлические процессы в трубах, оборудованных средствами защиты: Автореф. дис. докт. техн. наук.'— М.: МГМИ, 1991.-22 с.
- Мостков М.А., Башкиров A.A. Расчеты гидравлического удара. М.: Госэнергоиздат, 1952. -156 с.
- Мостовский А.Ф. Исследование гидравлического удара в трубах при малых напорах // Труды МИИТа. 1929. Вып. 1. — с.263−304.
- Мошнин Л. Ф. Обухов Т.А. Руководство к расчету средств защиты водоводов от гидравлического удара.- М.: ВНИИ ВОДГЕОД. 1970. — 78 с.
- Мызников A.M., Файзуллин Р. Т. Уточнение коэффициентов сопротивления в сложных гидравлических сетях по результатам ограниченного числа измерений// Теплофизика и аэромеханика, Новосибирск ИТФ СО РАН, т. 12, 2005. № 2 — с. 483−486
- Новицкий Н.Н. Оценивание параметров гидравлических цепей. Новосибирск: Наука, 1988. — 214с.
- Обухов Е.С. Аварии канализационных коллекторов и борьба с ними. М. Л.: Госстройиздат. 1939. — 116 с.
- Папин В.М. Определение величины гидравлического удара с учетом влияния профиля водовода // Гидравлика сооружений и трубопроводов: Сб.ст.- Киев: Госстройиздат УССР, 1961 С.64−82.
- Папин В.М. Определение расхода, который нужно сбросить для гашения гидравлического удара // Труды ХарИСИ: Сб. науч. работ каф."ВиК".-Харьков, 1962- Вып.23. с.20−26.
- Пирсол И. Кавитация. М.: Мир, 1975. — 95 е., ил.
- Попов Д. И. Гидравлическое сопротивление трубопроводов при неустановившемся турбулентном движении жидкости // Известия вузов. Машиностроение. 1969. — № 9. — С. 89−93.
- Правила охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами: Утв. 21.01.91. Гос.ком. по охране природы СССР. -М., 1991. -34 с.
- Рождественский Б.Л. Системы квазилинейных уравнений / Н. Н. Яненко, Б. Л. Рожденский: М Наука, 1968. — 600 с.
- Сеннова Е.В., Сидлер В. Г. Математическое моделирование и оптимизация теплоснабжающих систем. Новосибирск.: Наука. 1987. — 221 с. 1.l
- Смирнов Д.Н., Зубов Л. Б. Гидравлический удар в напорных водоводах. — М.: Стройиздат, 1975. — 128 с.
- СниП 2.04.02 — 84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. -М.:Стройиздат, 1996. 128 с.
- СниП 2.04.03 85. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. М.: ЦИПТ Госстроя СССР, 1986. — 72 с.
- Станев B.C., Рахматуллин Ш. И. Учет затухания гидроудара в магистральном трубопроводе // Трубопроводный транспорт нефти. 2003. — № 9. — С. 98−100.
- Стритер В.Л. Численные методы расчета нестационарных течений // Теоретические основы инженерных расчетов. М.: Мир, 1972. — № 2. с.218−228.
- Сурин A.A. Гидравлический удар в водопроводах и борьба с ним.- М.: Трансжелдориздат, 1946. 371 с.
- Сурин A.A. Вопросы водоснабжения. Гидравлический удар в водопроводах / Сб.тр. ЛИИЖТа. Л.: Транспорт, 1967. Вып.264. — 130 с.
- Сухарев М.Г. Уточненная формализация задач анализа гидравлических цепей. // Известия РАН. Энергетика, 2004, № 3. С. 105 — 115.
- Сухарев М. Г., Карасевич А. М. Технологический расчет и обеспечение надежности газо- и нефтепроводов. М.: Нефть и газ. — 2000. — 271 с.
- Тарасевич В.В. О максимальном давлении при гидравлическом ударе, сопровождающемся разрывом сплошности потока. // Гидротехническое строительство. № 8. 1980. — С.15−18.
- Тарасевич В. В. Епишева А.К. Математическое моделирование аварийных ситуаций на подводных трубопроводных переходах //Изв. вузов. Строительство. 2007. — № 5. — С. 42−48.
- Тарасевич В.В. Квазистационарный подход к описанию течения через местное сопротивление. / В. В. Тарасевич, Мороз A.A., Ли А.К.// Изв. вузов. Строительство. 2011. — № 8−9. — С. 104−111.
- Тарасевич В.В., Ли A.K. Эффективность обратных клапанов при аварийных режимах канализационного коллектора // Изв. вузов. Строительство. -2011.- № 10. С.60−68.
- Твардовская Н.В. Гидравлический удар в напорных трубопроводах во-доотведения : Автореф. дис. канд. техн. наук. СПб.: ПГУПС. 2005. — 21 с.
- Твардовская Н.В. Защита напорных систем водоотведения от резких повышений давления // Материалы научно-технической конференции ПГУПС «Шаг в будущее» (Неделя науки-2004). СПб. 2004. — С. 113−114.
- Твардовская Н.В. Особенности гидравлического удара в сточных водах // Доклады к шестьдесят второй научно-технической конференции ПГУПС. СПб.-2002.-с. 116.
- Твардовская Н.В. Расчет скорости распространения ударной волны в трубопроводах, перекачивающих сточные воды // Шаг в будущее (Неделя науки-2003): Межвуз.сб.науч.тр. СПб.: ПГУПС. 2003. — С. 122−125.
- Указания по защите водоводов от гидравлического удара. — М.: Стройиздат. 1961.-228 с.
- Файзуллин Р.Т. Расчёт и оптимизация больших гидравлических сетей // Международная конференция RDAMM-2001, посвященная 80-летию академика Н. Н. Яненко: Сб. трудов. Новосибирск. 2001. — Т.6. — 4.2. — С. 638−641.
- Федоров A.B. Математическое моделирование работы магистральных трубопроводов / Федоров A.B., Фомин В. М. Новосибирск, 1983. — 28 с. -(Препринт / Акад. наук СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т теорет. и прикл. механики- N35).
- Федоров Н.Ф., Шифрин С. М. Канализация. -М.: Высшая школа, 1968. -592 с.
- Фокс Д.А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубах: Перевод с англ. — М.: Энергоиздат, 1981. — 247 с.
- Хамо Мухамед Амин. Влияние устройств для впуска воды и воздуха и обратных клапанов на гидравлические характеристики переходных процессов в трубопроводах: Автореф. дис. канд. техн. наук. — М.: МГУП, 1999. — 26 с.
- Хасилев В.Я. Расчет аварийных гидравлических режимов в системах водоснабжения. / В. Я. Хасилев, C.B. Сумароков, М. К. Такайшвили // Водоснабжение и санитарная техника. 1975. № 10. С. 7−10.
- Хренов К.Е. Опыт внедрения инновационной техники для предотвращения гидравлических ударов/ К. Е. Хренов, М. В Богомолов, М. Н Козлов, Е. В. Шушкевич, C.B. Храменков, O.A. Меныцикова // Водоснабжение и санитарная техника. 2010. 1№ 10. С. 7−10.
- Христианович С.А., Михлин С. Г., Девисон Б. Б. Неустановившееся движение в каналах и реках. Математическая теория пластичности / Под ред. Н. Е. Кочина. М.- Л.: Изд-во АН СССР, 1938. — 407 с.
- Чарный H.A. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1975. — 296 с.
- Числов В.И. Защита водоводов насосных станций от гидравлических ударов с помощью гасителей: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Харьков: ХарИСИ, 1974. 18 с.
- Чупин В.Р., Сидлер В. Г., Сумароков C.B., Баринова С. Ю., Шлафман В. В. Расчет послеаварийных гидравлических режимов // Водоснабжение и санитарная техника. 1989. № 2. С. 4−5.
- Чупин В.Р., Малевская М. Б. Выработка рекомендаций по минимизации последствий от аварийных ситуаций в системах водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. 1994. № 4. — С. 8−9.
- Чупин В.Р., Майзель Д. И., Чупин Р. В. Моделирование и оптимизация трубопроводных систем коммунального хозяйства // Вестник ИрГТУ. 2007. № 1, Т.1., С. 169т180.
- Allievi L. Theory of Waterhammer Rome, Itali. 1925.
- Ken Kosiba. Pressure transients in pipeline and pumping systems / Master’s Thesis. Helsinki, 1997. 115 p.
- Schnyder O. Uber Pruckstosse in Rohrleitungen // Wasserkraft und Wasserwirtschaft. 1932. v.27. — № 5, 6.
- Streeter V.L. Waiter hammer analysis // Journal of the Hydraulics division proceeding of the American Sosiety of civil engineers. 1969. — v.95. № 6. -p.151−172.
- Streeter V.L. Watter-hammer analysis with nonlinear frictional resistance // Hydraulics and fluid mechanics Proceedings of the First Australasian conference held of the University of Western Australia. New York 1964. — p.432−451.
- Streeter Victor and Chintu Lai. Watter-hammer analysis including fluid friction // Journal of the Hydraulics division proceeding of the American Sosiety of civil engineers. 1962. v.88. — № 3. — p. 79−112.