調(diào)水工程管道系統(tǒng)泄漏檢測(cè)的全頻域法

前言

管道輸水是一種常見的調(diào)水工程輸水方式，由于管道老化、斷裂、腐蝕、磨損等原因，泄漏在所難免。管道的泄漏常伴隨著巨大的資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此研究和解決流體輸送管道泄漏檢測(cè)與定位方法的理論問題及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，不但對(duì)于輸水管線的安全運(yùn)行及管理具有重要意義，而且具有關(guān)乎國計(jì)民生的社會(huì)現(xiàn)實(shí)意義。隨著調(diào)水工程自動(dòng)化、信息化程度的提高，調(diào)水工程泄漏檢測(cè)越來越受到重視。本書綜合近期該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，以調(diào)水工程管道系統(tǒng)為背景，系統(tǒng)地研究了基于水力瞬變分析的泄漏檢測(cè)方法，重點(diǎn)研究了全頻域法，主要工作涉及水力瞬變、泄漏檢測(cè)理論、模型試驗(yàn)和濾波技術(shù)等，并著力解決了目前在實(shí)際調(diào)水工程中應(yīng)用瞬變時(shí)域、頻域法檢測(cè)泄漏所存在的一些問題，通過大量數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)對(duì)提出的方法進(jìn)行了驗(yàn)證和應(yīng)用。本書的主要研究工作和取得的成果如下：（1）綜述目前泄漏檢測(cè)方法的研究進(jìn)展，指出國際研究熱點(diǎn)以及在調(diào)水工程領(lǐng)域存在的主要問題。（2）基于水力瞬變分析的管道泄漏檢測(cè)首先需要準(zhǔn)確模擬管道的非恒定流。研究了當(dāng)前幾類非恒定摩阻模型，分析各類模型的優(yōu)缺點(diǎn)，通過算例驗(yàn)證表明與瞬時(shí)加速度有關(guān)的IAB模型能夠模擬出整個(gè)時(shí)間段上壓力波的幅值衰減和畸變，并給出該模型的離散網(wǎng)格和特征線插值解法。（3）瞬變檢測(cè)法必須產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，利用閥門迅速全關(guān)或全開產(chǎn)生流量脈沖或等幅正弦周期擾動(dòng)、方波擾動(dòng)在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中不容許。本書檢測(cè)法的下游閥門激勵(lì)方式是靠閥門小開度位置的快速關(guān)閉產(chǎn)生?；诖思?lì)方式和IAB模型，分析了不同泄漏參數(shù)對(duì)瞬變水擊波的影響，建立泄漏的瞬變反問題分析模型并給出求解方法。（4）針對(duì)調(diào)水工程長距離管道輸水系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了適合各種邊界條件的管道水擊頻域數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用拉氏變換原理導(dǎo)出了實(shí)測(cè)離散函數(shù)，如閥門流量、管道測(cè)點(diǎn)水壓的頻域數(shù)學(xué)模型。該模型完全在頻域內(nèi)分析，不需要涉及微分方程，求解時(shí)只需要進(jìn)行復(fù)數(shù)的代數(shù)運(yùn)算。在此基礎(chǔ)上，提出基于水力瞬變?nèi)l域數(shù)學(xué)模型的泄漏檢測(cè)反問題分析方法，稱為管道泄漏檢測(cè)的全頻域法。通過大量的數(shù)值模擬和與時(shí)域特征線法的對(duì)比研究表明，基于水力瞬變?nèi)l域數(shù)學(xué)模型分析的管道泄漏檢測(cè)是一種有效的新方法。

內(nèi)容概要

　　管道泄漏檢測(cè)是目前國際水利工程領(lǐng)域的一個(gè)熱門研究課題。《調(diào)水工程管道系統(tǒng)泄漏檢測(cè)的全頻域法》綜合近期該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，系統(tǒng)地介紹了基于水力瞬變?nèi)l域分析的調(diào)水工程管道泄漏檢測(cè)方法及典型的檢驗(yàn)算例和試驗(yàn)實(shí)例，研究工作涉及水力瞬變、泄漏檢測(cè)理論、模型試驗(yàn)和濾波技術(shù)等?！　　墩{(diào)水工程管道系統(tǒng)泄漏檢測(cè)的全頻域法》可供水利水電、管道工程、輸水規(guī)劃和設(shè)計(jì)等專業(yè)的工程技術(shù)人員閱讀，亦可供大專院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 課題的提出及研究意義1.2 管道泄漏檢測(cè)技術(shù)綜述1.3 管道泄漏檢測(cè)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及問題分析1.4 本書的研究?jī)?nèi)容、目標(biāo)及主要工作第2章 泄漏檢測(cè)瞬變流非恒定摩阻模型2.1 基本假設(shè)和控制方程2.2 非恒定摩阻模型的研究進(jìn)展2.3 管道泄漏檢測(cè)中的瞬變流模型2.4 泄漏對(duì)瞬變水擊波的影響2.5 遺傳算法求解泄漏反問題2.6 小結(jié)第3章 管道泄漏檢測(cè)的全頻域法3.1 管道水力瞬變?nèi)l域數(shù)學(xué)模型3.2 離散函數(shù)的頻域模型3.3 激勵(lì)信號(hào)的頻域模型3.4 泄漏邊界條件頻域模型3.5 管道泄漏檢測(cè)的全頻域法3.6 泄漏檢測(cè)點(diǎn)的最少理論設(shè)置數(shù)量3.7 算例研究3.8 閥門周期擾動(dòng)條件下的全頻域法3.9 小結(jié)第4章 管道泄漏檢測(cè)模型試驗(yàn)4.1 模型試驗(yàn)布置4.2 管道系統(tǒng)參數(shù)的率定4.3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的濾波4.4 IAB模型的試驗(yàn)驗(yàn)證4.5 時(shí)域法試驗(yàn)驗(yàn)證及分析4.6 全頻域法試驗(yàn)驗(yàn)證及分析4.7 小結(jié)第5章 動(dòng)邊界條件下全頻域分析及其抗噪性研究5.1 動(dòng)邊界條件下全頻域法的數(shù)值模擬5.2 全頻域模型的抗噪性研究5.3 小結(jié)第6章 瞬變檢測(cè)的性能分析6.1 泄漏檢測(cè)的最佳測(cè)點(diǎn)6.2 邊界條件的選擇6.3 初始條件的匹配6.4 傳遞函數(shù)的頻域周期分析6.5 小結(jié)第7章 總結(jié)7.1 主要結(jié)論7.2 創(chuàng)新點(diǎn)7.3 不足及工作展望附錄附錄1 Matlab與C語言混合編程附錄2 管道有、無泄漏時(shí)沿程水壓變化過程附錄3 駐波原理檢驗(yàn)法參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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《調(diào)水工程管道系統(tǒng)泄漏檢測(cè)的全頻域法》：中國水利水電科學(xué)研究院研究生培養(yǎng)基金資助出版

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