图6和图7分别为5种不同关闭模式下各段管内的最大和最小水锤压力。从图可见，二阶段关闭模式（Mode E）正水锤压力最大，负水锤压力最小，是相对最不利的关闭模式。其他4种关闭方式下，各管段最大正水锤压力较接近，但个别管段的负水锤压力相差较大，如第8段管，关闭模式C的负水锤压力接近0，而关闭模式B的负水锤压力达到－0.08MPa,又如第17段管，关闭模式C的负水锤压力接近－0.06MPa，而其他三种关闭模式的负水锤压力达到－0.1MPa。
图8为不同关闭模式下各段管内的最大相对空化体积数。从图可见，关闭模式C下管内相对空化体积数最小，是相对较优的关闭模式。
3.3管网系统的测压管水头包络线
主管内最大和最小水锤水头线见图9。论文发表，缓闭蝶阀关闭方式。论文发表，缓闭蝶阀关闭方式。从图可见，沿程最大水锤水头391.747m,最小水锤水头21.1959m，沿程最大水锤压力3.44MPa,最小水锤压力接近-0.1MPa。论文发表，缓闭蝶阀关闭方式。 由于管线沿程起伏变化，输水管路局部升高段的最低水头包络线低于管路中心线，如桩号5＋600Km到桩号6＋500Km管内出现真空, 当真空值超过10m水柱时，局部凸起段处水体开始空化，但由于空气阀不断打开补气，起到抑制空化的进一步发生。论文发表，缓闭蝶阀关闭方式。
3.4管网系统的空化体积曲线
主管内空化体积曲线（空化体积数为空化水体体积与该段管单元体积之比，本次计算管单元长度约为11m，计算单元体积7m3）见图10。从图可见，管内局部段存在空化现象，最大相对空化体积数达到0.086％，空化管道段数总长达到约1.0Km。由此可见，对局部凸起段，设置空气阀虽一定程度上降低管内大面积空化的风险，有利于防止断流弥合水锤的发生，但由于自身容积等的限制，很难阻止局部空化的发生。
4 结论
通过数值模拟7台水泵并联模式运行下，水泵突然事故停机时，不同缓闭碟阀关闭时间和关闭模式下某长距离输水系统的瞬态水力学行为。主要得出如下结论：
（1）对联合采用空气阀、泄压阀和缓闭蝶阀进行水锤防护的长距离有压输水系统，对缓闭碟阀关闭时间和关闭模式进行优化分析是十分必要的。
（2）通过对不同缓闭碟阀关闭时间和关闭模式下各段管内水锤压力及空化体积的分析，提出最优的关闭时间为75s和最优的曲线关闭模式。计算成果还进一步证实传统的二阶段直线关闭方式并不是该工程最优的缓闭蝶阀关闭模式。
（3）由于管线沿程起伏变化，局部凸起段处压力急剧降低，当最小水锤压力降至汽化压力时，局部凸起段处水体开始空化，即理论上所为的“水柱分离”现象，因此设计中采用空气阀门进、排气是合理的和必要的。但从计算成果看，尽管在相对最优的缓闭碟阀关闭时间和关闭模式下，管内仍存在局部空化现象，因此进一步优化空气阀的布置密度和位置是十分必要的，如在易空化段增加布置密度，在不易空化段降低布置密度。
参考文献
[1]郑源，张健.水力机组过渡过程[M]. 北京, 北京大学出版社, 2008.
[2]刘梅清，孙兰凤，周龙才，等．长管道泵系统中空气阀的水锤防护特性模拟[J]．武汉大学学报：工学版，2004，37(5)：23-27．
[3]杨开林，石维新．南水北调北京段输水系统水力瞬变的控制[J]．水利学报，2005，36(10)：1 176-1 182．
[4]刘梅清,冯卫民，刘志勇，等．江西省九江市第三水厂水源泵站水锤计算分析及防护技术研究[R]．武汉：武汉大学。
[5]杨玉思,闫明.消减断流弥合水锤及气囊运动升压的最佳方式[J]. 中国给水排水，2006，22(4): 44-47.
[6]王为民,吕宏兴,殷彦平.山西省禹门口工业供水工程停泵水锤的数值模拟[J]. 水利与建筑工程学报，2006, 4(3): 67-69.
[7]陈乃祥.水利水电工程的水力瞬变仿真与控制[M].北京，中国水利水电出版社，2005.
[8]刘志勇,刘梅清.空气阀水锤防护特性的主要影响参数分析及优化[J]. 农业机械学报，2009,40(6)：85-89.
[9]金锥，姜乃昌，汪兴华，等．停泵水锤及其防护[M]．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2004．
[10]朱满林，沈冰，张言禾，等.长距离压力输水工程水锤防护研究，西安建筑科技大学学报(自然科学版).
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