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基于水力瞬变流理论的给水管网漏失实验研究

作　者: 胡婧
导　师: 李晓冬；伍悦滨
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 流体力学
关键词: 给水管网水力瞬变流理论系统辨识反问题分析漏失检测
分类号: TU991.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

给水管网漏失现象是国内外供水行业普遍存在的问题。漏失不仅浪费了宝贵的水资源,又给供水企业造成巨大的经济损失。因此,减少及控制给水管网漏失具有重要意义。而漏失的定点及定量,是管网漏失控制研究的重要环节。国内外的漏失检测技术及检测设备有很多,本文主要应用了基于水力瞬变流反问题分析的给水管网漏失点和漏失量的数值模拟方法。基于水力瞬变流理论的反问题分析方法模拟给水管网漏失是国际上近年来发展起来的研究课题,其理论的实质就是求解系统辩识反问题,进行参数识别。辨识过程为:首先,设定漏失系数为系统待识别参数,并给出激励、响应以及二者间的传递模式;然后建立了反问题分析模型,应用特征线法计算雅可比矩阵;最后,运用Newton-Raphson算法计算压力测量值与计算值之间的偏差,直至偏差在允许精度范围内,求解模型结束。以水力瞬变流理论、系统辨识理论及反问题分析理论为基础,构建了“城市市政管网泄漏检测综合实验台”,本实验台作为给水管网的系统模型,以漏失为系统的待辨识参数,建立了激励响应的系统辨识模型。实验中使用水力瞬变发生器在管道末端产生激励,得出监测节点的压力响应曲线,并将其应用于漏失检测反问题分析,求解待辨识参数,即漏失系数。实验研究分别进行了单管及管网的无漏失实验模型和有漏失实验模型的实验,给出了管道在不同的压力、漏失位置及漏失量下的响应特性,分析了管道的压力响应在不同管道运行状态时随瞬变激励变化的规律;并以实验数据作为反问题分析的初始值,对单管及管网的反问题分析模型进行了漏失检测,并对管道中的节点进行了敏感性分析,反问题分析得出的结果正确显示出单管及管网模型中漏失点的位置。实验过程采用自动化控制系统进行数据采集,反问题分析过程也实现了计算机程序化,使得本课题有了更广阔的应用空间,有利于在实际工程中的应用。

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