长距离供水系统的水力振动特性和减振研究

在发展长距离输(调)水工程以提高水资源综合利用率这一重要发展思路的同时，为了切实保证供水系统的安全稳定运行和供水的可靠性，需要深入分析供水系统的水力振动特性，研究解决包括水力振荡和减振问题在内的关键技术。项目紧密结合设置保水堰的分段低压供水系统和泵站加压供水系统中影响供水流量和稳定运行的水力振动和稳定性问题开展研究。基于能够反映压力管道内水体高阶振动特性的弹性模型，通过数学建模、数值分析和试验模拟研究分段低压供水系统(包含保水堰和调节池等水力元件)的水力振荡特性，以及可能发生的水体共振问题，系统阐明水力振荡发生的机制和探索相应的解决方案；考虑泵站加压供水系统的振动特性，基于非线性振动理论研究系统可能的自激振动特性，进而分析系统的减振措施，揭示蓄能器和气罐等部分水力元件的减振机理，为系统的优化布置分析奠定基础。项目研究对于提高长距离供水系统的运行稳定性和可靠性有重要的理论意义和应用价值。

为了保证长距离供水系统的安全稳定运行和供水可靠性，需要深入分析供水系统的水力振动特性，研究和解决包括水力振荡和减振在内的关键科学问题。项目紧密结合分段低压供水系统和泵站加压供水系统中影响供水流量和稳定运行的水力振动和减振问题，依据项目研究内容和研究计划开展了系统而深入的科学研究，同时进行了多项相关的拓展研究，取得了多项创新性的研究成果。基于分段低压供水系统，建立了保水堰和调节池在不同流态下的数学模型；引入能够反映压力管道内水体高阶振动特性的弹性模型，分别构建了串联、并联和设明槽段分段低压供水系统的整体动态分析模型，开展了全面的系统振动特性和减振分析；结合串联分段低压供水系统开展了实验研究，系统揭示和阐明了水力振荡发生的机制和相应的解决方案；考虑泵站加压供水系统，基于非线性振动理论建立了描述系统动态特性的数学模型，探讨了系统的振动特性和自激振动的条件；基于系统的减振措施分析，揭示了气罐和蓄能器等主要水力元件的减振机理，为系统的优化布置分析奠定基础。项目研究对于全面掌握长距离供水系统的水力振动特性，优化布置系统减振措施和切实保证系统的安全可靠运行具有重要的理论意义和应用价值。