供水管道漏损流化区域数值仿真模拟

管网漏损仍然是中国城市供水系统面临的一个重大问题。供水管网漏损后,会发生出射的高速水流令土体颗粒流化自由移动,水流裹挟土颗粒冲蚀外管壁,进一步造成管壁变薄,最终引起管道破坏,造成爆管。本文采用CFD(computational fluid dynamics)模拟手段对土壤内部流化的发展过程和漏孔处的流场速度分布规律进行仿真模拟,研究结果表明流化区域呈现倒圆锥状,初期纵向发展,被水流裹挟的砂颗粒部分向上压实形成土拱,纵向发展至一定高度后,部分砂颗粒堆存于两侧,压实两侧填砂区域,从而向横向发展。该研究初步揭示了漏损引起土体流化的过程与机理,对于供水系统漏损控制,爆管防护具有重要的科学价值。

基于LHS的钢筋混凝土变形随机性计算

利用基于LHS(拉丁超立方)的抽样技术,进行钢筋混凝土受力变形随机分析。采用GL2000模型中的影响钢筋混凝土长期变形的因素α1(弹性模量不确定性)、α2(抗拉强度的不确定性)、fcm(混凝土28d的抗压强度值)作为随机变量,用拉丁超立方的方法随机抽样出数若干组α1、α2、fcm的随机数,再根据GL2000模型中提出的算法算出梁的特性参数:E(弹性模量)、ft(抗拉强度),最后用CSBNLA(有限元分析软件)求出梁变形最大变形点挠度,分析其变形。

排水泵站流场特性及漩涡特征数值模拟

为研究不同工况下排水泵站中液体流动的特性,借助计算流体动力学CFD软件对泵站内3种不同液位进行数值模拟,以三维非稳态雷诺方程为基础,采用标准纳维-斯托克斯模型建模以及两相流的VOF方法计算。对不同水位下的液体流动进行分析,以确定初始水位最佳值。研究表明:仅使用经验公式分析泵站最低水位时与实际相比可能存在一定的误差,需考虑泵站前池的几何特性以及流体动力学特性。当水位低于临界值时,在泵入口处出现非稳态涡结构,泵站内出现停滞区。同时,对大型泵站设计时宜借助数值模拟软件构建流体动力学模型,模拟发生漩涡的可能性,并提供改善措施和方案。

基于爆管监测的供水管网压力监测点优化布置

供水系统监测网是获取爆管数据进行有效爆管监控的前提。流量大的管段往往为配水干管,其发生爆管危害性更大;管段流量相同的情况下,长度越长意味着爆管发生的可能性越大,沿线用户更多,则爆管发生后的排查难度也更大。因此,通过引入管段流量及管段长度两个重要性参数,对新增压力监测点的布设位置及数量进行优化,提升重要管段的爆管监测覆盖率。采用启发式算法求解优化问题,并在中国南方某大型城市管网的一个区域进行方法验证。与未考虑管段重要性参数的结果进行对比,考虑重要性参数后,当新增5个监测点时,DN400~600管段的增加监测率由41.9%提高至54.8%,DN700~1800管段则由28.6%提高至78.6%;当新增25个监测点时,DN700~1800管段的增加监测率由78.6%提高至100%,重要管段优先得到监控。