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流体管网系统的水力平衡优化研究

作　者: 单力钧
导　师: 沈新荣
学　校: 浙江大学
专　业: 流体力学
关键词: 流体管网水力平衡智能流量阀加权通流面积模型优化节能
分类号: TV134
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 82次
引　用: 1次
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内容摘要

水力失调是流体管网系统中常见的问题。在各种建筑管网、工业管网当中,实现水力平衡具有十分重要的意义。目前,普遍使用的水力平衡方法,大多致力于水力平衡的解决而忽视了系统能耗,不符合国家提倡的节能减排、建设低碳社会的要求。本文提出了运用流体管网系统优化计算方法,结合智能流量阀与水泵变频两种手段,在保证管网系统水力平衡的前提下,实现系统的低能耗运行的水力平衡方案。研究包括：智能流量阀阀芯的设计方法,提出了修正的加权通流面积计算方法,并使用这种方法对新型的环状配流板蝶阀阀芯的进行设计开发,设计过程中还使用CFD数值模拟计算与实验研究等手段,最终获得了具有线性流量特性的阀芯结构；将智能流量阀用于管网,应用流体力学与流体网络理论的相关原理构建了该管网阻力模型,利用线性规划的方法进行了优化计算,结合水泵拟合特性曲线,计算出水泵优化运行的频率值,对管网进行优化调节。本文还专门设计了的管网系统的实验装置,搭载—系列高精度的实验设备,来验证水力平衡方案的可行性与准确性。实验结果表明,智能流量阀结合水泵变频可以获得良好的节能效果,具有重大的工程应用价值。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章绪论  9-16
  1.1 流体管网系统的水力平衡问题  9-10
  1.2 流体管网水力平衡的应用进展  10-13
  1.3 流体网络理论应用进展  13
  1.4 论文研究目标与内容  13-15
  1.5 论文的研究方法  15
  1.6 论文的主要创新点  15-16
第二章管道流量控制的研究  16-31
  2.1 管道流量控制实现原理  16-20
    2.1.1 调节阀基本原理  16-18
    2.1.2 智能流量阀原理  18-19
    2.1.3 阀芯结构的选择  19-20
  2.2 智能流量阀阀芯的创新设计与数值计算  20-26
    2.2.1 加权通流面积计算  20-23
    2.2.2 数值计算  23-26
  2.3 实验验证与流量特性的确定  26-29
  2.4 智能流量阀控制流量的探讨  29-31
第三章流体管网系统模型与水力平衡优化计算  31-42
  3.1 基于图论的矩阵模型法研究流体管网阻力模型  31-33
  3.2 流体管网系统水力平衡能耗评价标准  33-34
  3.3 基于线性规划单纯形法对管网系统的水力平衡计算  34-38
    3.3.1 管网水力平衡问题转化为线性规划问题  34-35
    3.3.2 单纯形法原理  35-36
    3.3.3 两段单纯形法和修正的单纯形法  36-38
  3.4 流体管网系统的水力平衡优化计算的应用  38-40
    3.4.1 优化程序编制  38
    3.4.2 优化结果处理  38-40
  3.5 流体管网系统的协同优化  40-42
第四章流体管网系统实验模型的计算与实验研究  42-53
  4.1 流体管网系统实验模型  42-46
    4.1.1 实验装置  42-45
    4.1.2 设定工况  45-46
  4.2 实验模型水力平衡优化计算  46-47
  4.3 管网模型实验研究  47-49
  4.4 计算结果与实验结果的对比分析  49-53
    4.4.1 水力平衡分析  49-51
    4.4.2 能效分析  51-52
    4.4.3 误差分析  52-53
第五章总结与展望  53-55
  5.1 研究成果总结  53-54
  5.2 研究展望  54-55
参考文献  55-58
在学期间发表的科研成果  58

流体管网系统的水力平衡优化研究

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