Потокораспределение в системах подачи и распределения воды с автоматическими регуляторами давления

Аннотация

Рассматривается задача потокораспределения в произвольных трубопроводных системах, в том числе в системах подачи и распределения воды с автоматическими регуляторами давления. Для повышения надежности функционирования систем часто устанавливают регуляторы давления «после себя» (редукционные клапаны) и «до себя» (резервуарные, перепускные клапаны). На водопроводных сетях г. Иркутска в последние годы были установлены регуляторы давления производства фирмы Bermad, что позволило снизить и стабилизировать давление в некоторых зонах. Но есть зоны, которые имеют питание от нескольких водоводов с различным давлением в местах подключения, поэтому иногда происходит полное закрытие некоторых регуляторов (чаще меньших диаметров), либо возможен переворот потока, и вода движется через регулятор в обратном направлении. При этом регулятор не выполняет свою функцию. Математическое моделирование таких крайних ситуаций очень важно, так как именно они существенно усложняют эксплуатацию систем подачи и распределения воды. Предложены математические модели автоматических регуляторов давления «до себя», «после себя» и перепада давления с учетом их исполнения: нормально открыты или нормально закрыты. Приведена математическая постановка задачи потокораспределения в системах подачи и распределения воды с регуляторами давления. Решена актуальная для практики задача потокораспределения в трубопроводных системах с автоматическими регуляторами в постановке, описывающей различные ситуации работы автоматических регуляторов. Предложен простой и эффективный метод решения поставленной задачи потокораспределения, который не требует вычисления производных и имеет достаточно быструю сходимость. На основании численных экспериментов можно предположить, что число итераций незначительно зависит от размерности задачи (числа узлов и дуг), но существенно зависит от разброса значений гидравлических сопротивлений и в меньшей степени – узловых отборов.

Ключевые слова

давление , математическая модель , трубопроводная система , потокораспределение , пьезометрический напор , системы подачи и распределения воды