城市供水系统Flowmaster仿真报告精选.pdfVIP

北京海基嘉盛科技有限公司 城市供水系统Flowmaster 仿真报告 北京海基嘉盛科技有限公司 2012.1.10 北京海基嘉盛科技有限公司 1 系统概述 城市给水系统要持续不断地向城市供应数量充足、质量合格的水，以满足城 市居民的日常生活、生产、消防、绿化和环境卫生等方面的需要。城市供水管网 是供水系统中重要的一部分，为了解决水压偏低、水量不足以及瞬变流动中的水 锤问题，除了设法提高现有供水系统的生产能力外，有必要对供水系统进行优化， 节省工程投资。 城市给水系统通常由水源、泵站、输水灌渠和配水管网组成。从水源取水后， 经输水灌渠送入水厂进行水质处理，处理过的水加压后通过配水管网送至用户。 2 Flowmaster 计算模型 通过对某城市供水系统输配管网进行简化，搭建出如图1 所示的Flowmaster 仿真网络，该网络模型主要由7 台并联水泵通过输配管网将自来水抽送至用户， 主要包含的元器件有水源、泵站、输送管网、弯头、阀门、稳流罐等。通过该仿 真模型来预测该输水系统流量、压力分配，以及由于阀门开启/关闭、泵站启停 过程中可能产生的水锤现象及分析。 图1 市政供水管网模型图 北京海基嘉盛科技有限公司 3 Flowmaster 稳态计算边界条件及结果分析 3.1 模型组件分析 （1）流量源 为系统提供供水压力边界条件，此处采用固定高度流量源，水源高度不受入 2 流和出流影响。见如下方程：P Ps ρg L Z k ρv T =+ ( + −) 2 （2 ）水泵 水泵模型有离心泵、轴流泵和混流泵3 种，本模型采用离心泵，泵特性曲线 数据由厂家提供。 （3 ）阀门 该系统中采用的阀门组件是蝶阀，蝶阀直径为已知，采用软件所带的数据库 输入蝶阀损失数据。 （4 ）排气阀 Flowmaster 提供的空气阀有两种形式，即浮球式和机械式，本系统采用的浮 球式，参数由厂家提供。 北京海基嘉盛科技有限公司 （5 ）管道 管道模型分为刚性模型和弹性模型，后者适用于考虑管道内质量积聚的情 况。本文采用圆形刚性管道，管道长度和直径均已知，水头损失采用 Hazen-Williams 公式。 系统中各段管道的长度和流量已知，水源处（自来水厂）供水压力已知，各 支路并联水泵及阀门参数均为已知，支路末端流量边界条件已知。 3.2 稳态分析 稳态分析时，已知系统模型末端用户用水流量要求为0.57m3/s，0.57m3/s 和 2.31m3/s ，分析系统模型各节点处压力和流量分配。 图2 输水泵站流量分配 图3 输水泵站全压计算结果 北京海基嘉盛科技有限公司 图4 沿程各节点压头分布 从初步的计算结果可以看到，由Flowmaster 计算得出的流量值与实际值较 接近，压力计算结果与实际值也较为接近（节点处level 设为484.59m ） 3.3 瞬态分析 瞬态分析在水泵后面的蝶阀处加了控制器控制阀门开度，模拟泵停机后，阀 门开度在 4s 内关至 0.1 时管路的压力波动情况，此时在模型末端的流量需要替 换为压力源。图5 为水泵转速变化曲线，图6 为蝶阀出口处节点压力波动及空泡 体积变化曲线。 图5 水泵转速随时间变化曲线