管道系统瞬变流

序言

译序

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谢启

第1版序言

第2版序言

1 第一部分

1.1 引言

1.1.1 不可接受的工况

1.1.2 不稳定流和瞬变流的成因

1.2 管道和隧洞系统中的不稳定流

1.2.1 基本概念

1.2.2 一个简单的范例

1.2.3 压力波反射和管线周期

1.2.4 “快速”事件

1.2.5 摩阻作用

1.2.6 最大一最小水头包络线

1.2.7 水柱分离和空化现象

1.2.8 空气和气体夹带

1.2.9 流固耦合作用

1.2.10 蒸汽管线中的水锤

1.2.11 整体振荡和刚体柱表现

1.2.12 共振和自振荡

1.2.13 1.1节及1.2节阐述的重点

1.3 瞬变流的抑制

1.3.1 抑制涌浪的实用方法

1.3.2 直接行动

1.3.2.1 更坚固的管路

1.3.2.2 调整路径

1.3.2.3 改变阀门的动作

1.3.2.4 避免止回阀砰然关闭

1.3.2.5 增加水泵和电动机的转动惯量

1.3.2.6 降低共振危害

1.3.3 牵制性战术

1.3.3.1 气罐及气垫式调压室

1.3.3.2 蓄能器

1.3.3.3 调压井

1.3.3.4 单向稳压箱（补水箱）

1.3.3.5 真空破坏阀和排气阀

1.3.3.6 压力释放阀和爆破膜

1.3.3.7 旁路

1.3.3.8 避免蒸汽管线中发生水锤

1.3.4 保护方案的选择

1.3.5 第一部分综述

2 第二部分

2.1 风险评估和管理

2.1.1 简介

2.1.2 瞬变流风险评估的流程

2.2 范例

2.2.1 扬水主干管路示例1

2.2.2 扬水主干管路示例2

2.2.3 某泵送排放系统

2.2.4 某自流供水干管

2.2.5 与某海上石油装卸终端连接的管线

2.2.6 柱塞泵工艺系统

2.2.7 某高压供水系统

2.2.8 环形管网

2.2.9 灰浆管线

2.2.10 海底注水压油系统

2.2.11 冷却水系统

2.2.12 某磷酸盐酯管线系统

2.2.13 由2.1节及2.2节所提炼的重点

2.3 瞬变流的计算机模型

2.3.1 引言

2.3.2 特征线法求解简述

2.3.3 理想化和假设

2.3.4 计算机辅助分析的准备

2.3.4.1 系统信息

2.3.4.2 流体参数

2.3.4.3 压力钢管和隧洞

2.3.4.4 分叉点或节点

2.3.4.5 水泵

2.3.4.6 阀门

2.3.4.7 水库、水池和水箱

2.3.4.8 储气罐、蓄能器和调压井

2.3.4.9 补水箱

2.3.4.10 旁通管

2.3.4.11 瞬变流事件数据

2.3.4.12 目标和目的

2.3.4.13 对结果的预期

2.3.4.14 理想化和假设

2.3.4.15 确认及测试

2.4 意外和事故

2.4.1 轻型管道镇墩的案例

2.4.2 舞动的供水炉

2.4.3 水都去哪儿了

2.4.4 午夜盛宴

2.4.5 危险的绿色按钮

2.4.6 小改动，大问题

2.4.7 正向反射波

2.4.8 吊架没了

2.4.9 恶魔就在细节之中

2.4.10 吸取的教训

2.5 瞬变流：现状及前景

2.5.1 2003年瞬变流建模能力总结

2.5.2 知识工程学和流体瞬变

2.5.3 流体行为及响应

2.5.4 组件和设备的动态特征

2.5.5 流固耦合作用（FSI）

2.5.6 结语

3 第三部分

3.1 一些基本理论

3.1.1 瞬变过程中的压力变化

3.1.2 波速公式

3.1.3 波速的计算公式

3.1.3.1 圆形截面的管路

3.1.3.2 隧洞

3.1.3.3 塑料、uPVC及玻璃纤维管道

3.1.3.4 非圆形管道

3.1.3.5 除水外的其他液体

3.1.3.6 多相和多成分液体

3.1.3.7 塑性变形管

3.1.3.8 柔性管

3.1.3.9 波速估算需要的数据

3.2 刚性柱体的近似求解

3.2.1 运动公式

3.2.2 在扬水干管中汽穴的形成和溃破

3.2.3 在低压点补水或补气

3.3 气罐容积的估算

3.3.1 扬水干管管路

3.3.1.1 无节流的气罐

3.3.1.2 有节流（带旁通）的气罐

3.3.1.3 某案例和总体步骤

3.3.2 深井泵的启动

3.3.2.1 总体步骤

3.3.2.2 示例

3.4 泵资料

3.4.1 泵性能参数

3.4.2 泵和电动机的转动惯量

3.4.2.1 泵的转动惯量

3.4.2.2 电动机的转动惯量

3.5 阀门关闭后的压力上升

3.6 排气阀和真空破坏阀

3.6.1 管路的通气

3.6.2 用于水击控制的空气阀

3.6.3 空气阀的选择和定位

3.6.4 用于燃料和石油化工管线的空气阀

3.6.5 用于污水和工业废水的空气阀

3.6.6 用于深井装置的空气阀

3.6.7 确定空气阀的大小

3.6.8 保养和维护

3.7 压力泄放阀和安全阀

3.7.1 确定阀门尺寸的注意事项

3.7.2 爆破膜

3.8 阀门特性

3.8.1 阀门的水头损失

3.8.2 止回阀的动态性能

3.9 其他的资料来源

3.9.1 书目

3.9.2 互联网

参考资料

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《管道系统瞬变流》主要介绍管线系统领域的瞬变流，包括瞬变流是怎么发生的，其可能的后果是什么，关键的破坏工况将会是什么，如何评估其严重程度，应该采取什么可行的步骤来减轻不利的后果，什么样的事件需要用计算机模拟分析，以及要这么做需要什么数据等。
　　《管道系统瞬变流（第2版）》主要面向水资源（包括供水、配水、废水收集和水处理）、核电和常规能源电厂设计、石油、石油化工以及矿山排水系统等领域从事管线系统安全设计的工程师，也可供从事此领域研究的教师及研究生参考。