多相流管网系统效应影响因子模型研究
微化工系统漪多相流动及其传递反应性能研究进展探析
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科技 论坛
姜 宝 林
（ 黑龙江昊华化工有限公 司， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ３ ３ ） 摘 要： 随着经济的迅速发展 以及科 学技术水平的不断提 高， 我 国的化 工行 业取得 了较 大程度上的发展 ， 为我 国国民经 济的发展 以 ￣ Ｌ＿ ｒ － ３ ， ｋ 水平的提高做 出重要贡献。目前状况下 ， 在化工行业 当中， 微化 工 系统 已经成为化 学工程学科的主要研 究热点之一 ， 而微化工 系统 具有较 大的优越性 ， 主要 表现在 良好的传递以及反应特性 ， 正是 由于这一优越性 ， 使得 它在 多相反应 以及 分 离过程 中都 受到 了较 为广泛 的关注。目前关于微化 工系统的研 究主要集 中在新型微 分散技术 、 微介观尺度混合 、 多相传递性 能以及反应过程调控等方面，近年 来取得 了显著的进展 。主要针 对微化 工系统 内多相 流动及其传递反应性 能研 究进展 进行研 究与分析。
关键 词 ： 微 化 工 系统 ； 微分散； 传递性能； 反 应 调控
１微化工系统 内多相流动和分散规律 设备 内可 以获得微分 散的多相 流体 系， 借助微分散 体系 良好的传 根据传递 的基本原理 ，我们可 以知道对 于多相混合 和反应过 热 、 传质性能，就可以对反应器 内的混合 过程进行强化 。利用微分 程， 尤其是 以液相为 连续 相的过程来说 ， 体系的分散尺度在 其中具 散体系能够快速传热 的特点， 能够使反应 热得 到有效控制 。此外， 有十分重要的地位 与作用 。通过对微结构进行 有效 的利用 ， 微化工 由于微反应器设备体积小，因而能够减少物料的滞存 ， 提高反应 器 系统可 以对流体的分散尺度进行一定程度上的降级 ， 具体是将其从 的安全性，减少设备 的固定投资。借助微化工 系统 内良好的传递性 毫 米量级 降低到微米量级 ， 这样一来 ， 能够对多相混合 和反应过程 能， 还可 以有效地 提高带有 串联 或并联副反 应的快速 反应体 系的 的强化起到有效的促进作用 。 目前状况下 ， 国内外 的诸多学者都 已 选择性。对于带有 串联副反应的体系， 控制反应完成 的时间是关键 经对微化工系统 内流动规律进行 了研究 ， 而研究 的内容大 多集 中于 性 问题 ， 利 用微反应器强化 主反应 的表 观动力学，缩短 反应 时 间， 对微设备 中分散规律的探讨 ， 并对新高效 的分散方法进行发展 。而 就可以有效地减少副产物的生成 。对 于带有并联副反应的体 系，强 从研究体系 的角度而言 ， 关于液 ，液和气 ，液两相流体 系的研究较 化反应物的混合，快速消耗反应物 ， 减少反应物与反应产物进一步 为充分 。 发生反应的概率是获得高反应选择性 的关键 。 微反应器 良 好 的混合 从微结构 的设计角度来 看 ， 目 前状况下主要存在着如下集 中微 和传热性恰恰适应 了这一点 。 化工系统设备得到较为广泛的应用 ， 主要有 ： Ｔ 型错流剪切设备 、 水 结 束 语 力学聚焦设备 、 同轴环管设备 以及分枝破碎设备 。而对于众多的微 本文 主要 针对微化 工系统 内多相流 动及 其传递 反应性 能研究 化工系统来说 ， 尽管它们外形多样 ， 但如果从分散方法 的角度来看 ， 进展进行研究与分析 。主要从微化工系统 内多相流动和分散 规律 、 基本可 以讲其归纳为上述的四种微化工系统。 Ｔ 型错 流剪切是一种 微 化工系统 内的多相传递规律 以及微化 工系统 内多相 反应强化 和 十分重要的流体分散方法， 连续相流体通过剪切垂直进入设 备的分 过程调控三个角度进行 阐述与分析。 希望我们 的研究能够给读者提 散相流体， 从而对 分散相 的破碎进行有效 的实现 。一般情况下 ， 这种 供参考并带来帮助。 方法在分散结构后续的主通道内得到液柱 （ 气柱） 流和液滴 （ 气泡） 参考文献 流两种分散 流型 。水力学聚焦是一种将两 相流体快速通过狭 缝结 【 １ 】 陈桂光， 骆广生， 杨雪瑞， 等． 微 混合 沉淀技 术制备纳米 Ｔ ｉ Ｏ 颗粒【 Ｊ ］ ． 构，通过流体 急剧 的速度变化产生界面不 稳定性 ， 实现流体分散 的 无机材料 学报 ， ２ ０ ０ ４ （ ５ ） ． 方法 。这是一种较为容易获得小尺寸的液滴和气泡 的分散方法，一 ［ ２ ］ ｊ ．Ｈ ．Ｘ ｕ ， Ｓ ．Ｗ．Ｌ ｉ ， Ｃ ．Ｔ ｏ ｓ ｔ ａ ｄ ｏ ， Ｗ．Ｊ ．Ｌ ａ ｎ ， Ｇ ．Ｓ ．Ｌ ｕ ｏ ．Ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｍｏ ｎ ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ｃ ｈ ｉ ｔ ｏ ｓ ａ ｎ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｕ ｅ ｎ ｃ ａ ｐ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 般可 以实现小于通道尺寸一个数量级的分散流体制备 ， 而通过在该 ｏ 设备 内引入静 电场等更强 的外场作用， 还能够 实现小于通道尺寸两 ｏ ｆ Ｂ Ｓ Ａ ｉ ｎ ａ ｃ ｏ － ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ｉ ｃ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ［ Ｊ ］ ， ２ ０ ０ ９ ． 个数量级液滴的制备。 同轴环管是一种在微 小的同心 圆管结构 中分 【 ３ 】 Ｊ ．Ｈ ．Ｘ ｕ ， Ｓ ．Ｗ．Ｌ ｉ ｊ ． Ｔ ａ ｎ ， Ｇ ． Ｓ ．Ｌ ｕ ｏ ．Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｄ ｒ ｏ ｐ ｌ ｅ ｔ ｆ ｏ ｒ － 散 液滴 的方法， 这是一种轴对称 的分散方式。这种方法的特点是分 ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｔ － ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ｉ ｃ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ：ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｑ ｕ ｅ ｅ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｄ ｒ ｉ ｐ － 散 相流体 可以不接触通道壁面， 从 而没有壁面浸润效应 。通过这种 ｐ ｉ ｎ ｇ ［ Ｊ ］ ， ２ ０ ０ ８ ． 设 备可 以较 为容易地实现对 分散相流体 的控制，在其 内部不仅可 以形成稳定 的分散结构，也可以形成稳定 的层流结构。分枝破碎是 种利用分 叉通道结构 实现液滴再破碎 的方法，通过控 制 出 口通 道的阻力还可 以获得丰富的破碎流 型，但 由于设备结构复杂，目前 该方法 的应用还较为少见 。 ２微 化 工 系统 内的 多 相传 递 规 律 相对于传统 化工系统，微化工 系统 内流体的流 动和分散 尺度 要小 １ ～ ２个数量级 ，这使得微化 工系统 内的传递 过程可 以得 到 有效的强化 。通过在反应体系 中加入 指示剂和荧光探针， 可 以对微 化工系统中单一液滴 的传递行 为进行有效的表征。研究 结果表 明， 在微化工系统 内微米尺度的液滴具 有传 质系数高 、 比表面积大的特 点，传质过程 可以在几秒钟甚至更短 的时间内完成 。更为重要 的是
多路径传输技术研究综述
多路径传输技术研究综述1. 多路径传输技术研究综述随着无线通信技术的快速发展，多路径传输技术已经成为实现高效、可靠通信的关键手段。
多路径传输技术是指通过两条或两条以上的路径同时传输数据信号，以提高数据传输的鲁棒性和吞吐量。
在本综述中，我们将探讨多路径传输技术的研究现状和发展趋势。
多路径传输理论主要研究多路径传输系统中的信号干扰和噪声问题。
通过对多径信号的建模和分析，可以得出信道容量、误码率和信干比等关键性能指标。
这些指标为多路径传输系统的设计和优化提供了理论支持。
为了提高多路径传输系统的性能，研究者们提出了许多多路径传输算法。
这些算法包括：多径功率分配算法、多径定时同步算法和多径信道估计算法等。
这些算法在保证通信质量的前提下，实现了多路径传输系统的优化。
多路径传输系统的实现需要解决硬件和软件方面的挑战，在硬件方面，需要设计高性能的天线、射频前端和基带处理模块。
在软件方面，需要开发高效的信号处理算法和通信协议。
多路径传输系统的实现还需要考虑系统的兼容性、可扩展性和可靠性等因素。
多路径传输技术在许多领域具有广泛的应用前景，如卫星通信、无线局域网、车载网络和物联网等。
在卫星通信中，多路径传输技术可以提高信号的传输质量和可靠性；在无线局域网中，多路径传输技术可以实现多用户同时接入，提高网络容量；在车载网络中，多路径传输技术可以增强车辆间的通信能力，提高道路安全；在物联网中，多路径传输技术可以实现大量设备的互联互通，降低网络能耗。
多路径传输技术作为实现高效、可靠通信的关键手段，其研究和发展对于无线通信领域具有重要意义。
随着技术的不断进步和应用需求的增长，多路径传输技术将面临更多的挑战和机遇，值得我们继续关注和研究。
1.1 多路径传输技术概述多路径传输技术是一种在无线通信系统中实现高效数据传输的方法。
它通过在多个信道上同时发送和接收数据包，以提高数据传输速率和系统容量。
多路径传输技术的核心思想是利用无线信道的特性，如时变性、空间特性等，实现数据的快速传输。
2016年9月30日同济大学授予博士学位名单
（共 153 人，其中： 学术学位 148 人，专业学位 5 人）
序 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 学号 1310042 1010101012 1010030008 1210306 0810030036 1040030003 1010180006 1210080 1210772 0910180008 0830180003 1110679 0910180016 1110681 1210084 0810030038 1010030002 1010030030 1310472 1010060006 1210447 1110362 1210467 1310036 1010080011 1010080013 1110375 1040080005 姓名 石银 莘智 周丰旭 汤何胜 徐新明 刘媛媛 廖芳 相龙洋 王振世 陈祥 陈羽 于蓬 罗文发 胡磬遥 冯谦 王培培 唐继旭 李军 刘泳 崔玉理 耿振 水露雨 赵冠楠 赵常博 荣智林 陈先义 李想 朱国锋 力学 力学 学科 导师 万永平 徐鉴 论文题目 含非完整界面的压电复合材料的动静态有效性质 车辆跟弛运动的同步转迁及其拥堵 基于不同退化机理及状态不确定的多态制造系统可 靠性研究 轴向柱塞泵滑靴副热流体润滑机理及摩擦磨损性能 研究 基于开关磁阻电机的装载机轮边电力驱动系统研究 基于动力分析的岸桥起升行星传动系统特性研究 手动变速器齿轮敲击噪声降噪的关键技术研究 燃料电池车用微穿孔消声器声学性能及调频特性研 究 车载 3.3kW 无线充电系统关键问题研究 使用大转角离合器的动力传动系统非线性动力学建 模、仿真及实验 高速列车气动噪声源特性及降噪技术研究 集中驱动式纯电动车抖振分析及主动控制研究 电子稳定性控制的状态参数估计和控制策略研究 生物柴油发动机喷油参数优化研究 柴油车催化型 DPF 的催化性能及应用研究 区域集散式热泵能源总线系统性能研究 面向用户的分布式能源系统配置研究 城市高压燃气管网的供气可靠性研究 基于石墨烯的功能薄膜材料的制备与性能研究 泡沫混凝土性能优化调控理论与方法研究 纳米孔碳材料的制备及其在储能中的应用 钛基纳米材料的制备与性能研究 铝铁系合金中的扩散型相变 医用人脸图像分析关键技术的研究 轨道交通车辆永磁同步牵引系统控制策略研究 基于 HEVC 和字典编码工具的屏幕内容编码的研究 车辆通信系统性能优化与实验平台设计 基于多功能微逆的低压配电网分布式谐波治理研究 授予学位 门类 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学 工学
流体输配管网(最牛逼的复习资料)
1流体输配管网：将流体输送并分配到各相关设备或空间，或者从个接收点将流体手机起来输送到指定点，承担这一功能的管网系统称为流体说配管网。
2通风工程的风管系统分为两类：排风系统和送风系统排风系统的基本功能是排除室内的污染空气，送风系统的基本功能是将清洁空气送入室内。
空调系统具有两个基本功能：控制室内空气污染物浓度和热环境质量3几种常用的空调系统形式有：一次回风系统，二次回风系统，双风道系统，变风量系统4风阀是空气输配管网的控制调节机构，基本功能是断开或开通空气流通的管道，调节或分配管道的流量。
①同时具有控制和调节的风阀有：（1）蝶式调节阀，（2）菱形单叶调节阀，（3）插板阀；（4）平行多叶调节阀，（5）对开式多叶调节阀，（6）菱形多叶调节阀，（7）复式多叶调节阀，（8）三通调节阀。
（1）∽（3）主要用于小断面风管。
（4）∽（6）主要用于大断面风管（7）（8）两种风阀用于管网分流或合流或旁通处的各支路风量调节。
蝶式，平行，对开式多叶调节阀靠改变角度调节风量。
平行式多叶调节阀的叶片转动方向相同;对开式多叶调节阀的相邻两叶转动方向相反。
插板阀靠插板插入管道的深度调节风量；菱形调节阀靠改变叶片张角调节风量。
这类风阀的主要特性是流量特性，全开时的阻力性能和全关闭时的漏风性能②只具有控制功能的风阀有：逆止阀：阻止气体逆向流动，气体正向流动的阻力性能和逆向流动的漏风性能。
防火阀：平常全开，火灾时关闭并切断气流。
排烟阀：平常关闭，排烟是全开，排除室内烟气。
5我国城市燃气管道按设计表压力分为7级：①高压管道A：2.5<P≤4.0 ②高压管道B：1.6<P≤2.5 ③次高压管道A：0.8<P≤1.6 ④次高压管道B：0.4<P≤0.8 ⑤中压管道A：0.2<P≤0.4 ⑥中压管道B:0.01<P≤0.1 ⑦低压管道：P<0.016城市燃气输配管网根据所采用的压力级制不同，可分为：一级系统，二级系统，三级系统，多级系统。
基于AHP模型河套灌区引黄用水量主要影响因子的确定
基于AHP模型河套灌区引黄用水量主要影响因子的确定引言河套灌区是中国北方重要的农业灌区之一，其灌溉用水主要依赖于黄河水资源。
随着农业生产和经济发展的不断进步，河套灌区引黄用水量的增加已经成为一个不容忽视的问题。
确定引黄用水量的主要影响因子，对于科学合理地管理和利用黄河水资源，确保河套灌区的可持续发展具有重要意义。
本文借助层次分析法（AHP）模型，对河套灌区引黄用水量的主要影响因子进行研究和分析。
一、研究目的和意义确定河套灌区引黄用水量的主要影响因子，可以为科学管理和调控黄河水资源提供依据，有利于合理规划和利用灌区水资源，实现节约用水和保护生态环境的目标。
研究结果还可以为河套灌区的农业生产、经济发展和水资源管理提供科学依据，指导相关政策和决策的制定与实施。
二、研究内容和方法1. 研究内容本文主要通过层次分析法（AHP）模型，对河套灌区引黄用水量的主要影响因子进行系统分析和研究。
首先构建影响因子体系，然后确定各影响因子的权重，最终得出引黄用水量的主要影响因子及其重要性排序。
2. 研究方法采用层次分析法（AHP）模型进行研究。
AHP是一种定性和定量相结合的分析方法，可以有效地处理复杂多层次的决策问题。
通过构建层次结构，确定因素权重，得出因素的重要性排序，为决策提供科学依据。
三、影响因子体系构建1. 确定一级指标（1）农业用水需求（2）工业用水需求（3）生态环境保护（4）社会经济发展2. 确定二级指标（1）农作物种植结构（2）灌溉技术水平（3）产业结构（4）城乡发展水平（5）水资源供需平衡（6）水资源利用效率（7）水资源保护和管理四、各因子权重确定1. 构建判断矩阵根据专家调查和问卷调查的结果，构建判断矩阵，确定各影响因子之间的相对重要性。
2. 计算权重采用AHP模型计算各影响因子的权重，得出各因子对引黄用水量的影响程度。
五、结果分析1. 各因子的权重通过AHP模型计算得出各因子的权重，其中农作物种植结构、灌溉技术水平和水资源供需平衡对引黄用水量的影响较大，权重较高；而产业结构、城乡发展水平和水资源保护和管理对引黄用水量的影响相对较小，权重较低。
流体输配管网名词解释
1.重力循环系统与特点：重力循环系统靠水的密度差进行循环, 重力循环系统装置简单，运行时无噪声，不消耗电能。
但其循环动力小，管径大，作用范围受限，通常只在单幢建筑中采用。
2.静压复得法：通过改变管道断面尺寸，降低流速，克服管段阻力，维持所需要的管内静压。
通风管道常用此法保证要求的风口风速。
离心水泵和风机的安装角：离心水泵和风机的安装角是相对速度w与圆周速度u反向延长线的夹角。
3.调节阀的流量特性：是指流体介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系，即Q/Qmax＝f（l/lmax）。
4.机械循环系统与特点：机械循环系统靠机械（水泵）能进行循环。
机械循环要消耗电能、水泵运行有噪声，但循环动力大。
大而复杂的管网，多采用机械循环。
5.流速当量直径：假设某一圆形风管中与矩形风管中的空气流速相等(1分)，并且两者的单位长度摩擦阻力也相等，则该圆风管的直径就称为此矩形风管的流速当量直径。
6.比转数：标明不同类型泵与风机其主要性能参数流量、压力转速之间的综合特性ns＝nQ1/2/(P/ρ)3/47.流量当量直径：假设某一圆形风管中与矩形风管中的空气流量相等，并且两者的单位长度摩擦阻力也相等，则该圆风管的直径就称为此矩形风管的流量当量直径。
8.压损平均法：是流体管网的一种水力计算方法，它的特点是将已知总作用压头，按管道长度平均分配给每一管段，以此确定管段阻力，再根据每一管段的流量确定管道断面尺寸。
9.泵的气蚀：泵中最低压力Pk如果降低到被吸液体工作温度下的饱和蒸汽压力Pv时，泵壳内即发生气穴和气蚀现象。
10.气体管网的动静转换原理：即在某一管流断面，其动压与静压之和为一定数，如其静压增长，则动压必等量减少；反之，静压减少，动压必等量增长，所以亦称之为动静转换原理。
11.假定流速法：先按技术经济要求选定管内流速（经济流速），在结合所输送的流量，确定管道断面尺寸，进而计算管道阻力。
12.水力失调度（官网水力失调）：管网系统的流体在流动过程中，往往由于多种原因，使网路中某些管段的流量分配不符合设计值。
流体输配管网
第7章 泵、风机与管网系统的匹配
7.1管网系统中泵与风机的运行曲线与
工作状态点
7.2泵与风机的工况调节
7.3泵与风机的选用 7.4泵与风机的安装位置
<流体输配管网>
7.1管网系统中泵与风机的运行曲线与工作状态点 7.1.1管网系统对泵、风机运行曲线的影响 泵、风机工作点不仅取决于泵、风机本身， 也与管网的连接和特性有关。 系统效应： 泵、风机的性能曲线，是标准实验状态下。 入口的连接方式不同，流向和速度分布与标 准实验不同 内部能量损失发生变化，泵、风机的性能下 降。
<流体输配管网>
系统效应曲线
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<流体输配管网>
返回
<流体输配管网>
不同出口管道形式的系统效应曲线
返回
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<流体输配管网>
7.1.3管网系统中泵、风机的联合运行
联合运行：两台或两台以上泵或风机在同一管路中工作。 联合方式：并联、串联两种情况 目 的：并联增加流量，串联增加压头。 1.泵或风机的并联工作 （l）泵、风机并联工作的特点 各台设备压头相同，而总流量等 于各台设备流量之和。 并联一般应用于以下情况： ① 流量大，大流量泵或风机制造困 难或造价太高； ② 流量变化大，开停台数调节； ③ 检修及事故备用。
<流体输配管网>
喘振发生的条件： 出口接有管网，且具有一定压力 出口流量变小，达到不稳定区，管网压力大于泵出口压力
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4．系统效应的影响
系统效应：指泵、风机进出口与管网系统连接方式对泵、 风机的性能特性产生的影响。 （1）入口的系统效应 系统效应影响风机性能示意图。
国家自然科学基金黄河水科学研究联合基金2021年度项目指南
国家自然科学基金黄河水科学研究联合基金2021年度项目指南1.黄河源区陆地植被变化碳水耦合特征及生态水文响应机制(申请代码1选择D01的下属代码)构建黄河源区植被碳水通量耦合特征与潜在水分利用效率模型，研究源区植被变化特征及生态水文效应、黄河源区碳水耦合驱动的生态植被响应特征、黄河源区径流对气候和植被变化响应的量化分离与预测方法，揭示黄河源区陆地植被的碳水耦合循环机制、气候变化条件下黄河源区植被生理与物候特征变化规律。
2.黄河上游典型湖泊湿地演变机理及调控对策(申请代码1选择D01或D07的下属代码)研究黄河上游典型湖泊湿地生态演变规律，明晰关键驱动因子，分析湖泊湿地生态演变态势，提出适宜性保护对策。
3.黄河源区水源涵养变化机理(申请代码1选择E09的下属代码)分析黄河源区不同水源涵养单元演变特征，阐明冻土等对黄河源区水源涵养能力的影响机制，揭示源区水源涵养演变机理，提出基于生态保护和黄河源区水源涵养能力提升的综合修复措施与对策。
4.黄河宁蒙河段悬河演化动力学机制与水沙调控(申请代码1选择E09的下属代码)研究黄河上游内蒙古河段悬河演化的动力学驱动机制；研究宽级配沙质河床冲刷自调节响应及枢纽工程坝下含沙量恢复规律，分析生态环境要素对水沙调控的约束条件；构建黄河上游非均匀沙不平衡输沙水动力数学模型，提出上游水库群水沙调控方法。
5.黄河源区高分辨率降水数据融合和多尺度水文预报方法(申请代码1选择E09的下属代码)研究黄河源区高原复杂气候系统演变过程的非线性和降水的不确定性特征，揭示不同尺度降水多影响系统相互作用机理；构建多时效嵌套高分辨率降水预报模型；研究不同尺度径流预报耦合及水资源调度需求的水文预报方法，为黄河水资源调度及水旱灾害防御提供支撑。
6.黄河上游关键鱼类栖息地地貌异质性影响及恢复机制(申请代码1选择E09的下属代码)以河流关键鱼类栖息地恢复为目标，分析黄河上游关键河段地貌异质性特征及影响因素，揭示河流地貌异质性-生境特征-关键鱼类生态响应机理，阐明关键鱼类栖息地地貌异质性恢复机制。
基于SWMM的管网变化对城市水文特征的影响分析
基于SWMM的管网变化对城市水文特征的影响分析张涛;张行南;张文婷;王祥【摘要】城市排水管网的变化对其控制区域内的产流量、下渗量以及洪峰流量有着较大影响.利用ArcGIS水文分析模块将研究区域划分为若干自然汇水区域,考虑道路和大型建筑物对水流约束作用,再对研究区域细分为更多的子汇水区域,率定SWMM(雨洪管理模型)模型参数,在研究区域上建立起了基于两套不同管网条件的SWMM工程,以南京市P为30%的24 h降雨过程为降雨输入,进行模拟分析.结果表明受管网增加影响的子汇水区域下渗量有所减少,径流量有所增加,洪峰流量增大,且洪峰出现时间提前.%Changes of pipe networks have great influence on runoff, infiltration and peak discharge. In this paper, the study area is first divided into several natural watersheds by ArcGIS's hydrological analysis module. Considering the restraint effects of roads and huge buildings, the natural watersheds are then divided into more subcatchments. After calibrating SWMM's parameters, two SWMM projects are established based on two different pipe networks, which adopt 24-h rainfall process with frequency of 30％ in Nanjing as rainfall input data. The results show that the infiltration decreases but the runoff and peak discharge increase in the affected areas. And the flood peak occurs earlier.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(033)002【总页数】4页(P16-19)【关键词】城市水文;SWMM;排水管网变化【作者】张涛;张行南;张文婷;王祥【作者单位】河海大学水文水资源学院,南京210098;河海大学水文水资源学院,南京210098;河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心,南京210098;河海大学水文水资源学院,南京210098;河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心,南京210098;河海大学水文水资源学院,南京210098【正文语种】中文【中图分类】TU990.3;TV131随着城市化进程的不断加快,城市地区下垫面发生了显著变化,地表不透水面积增加、地表汇流时间加快、地下排水管网老化,由此导致的地面积水问题越来越严重,给人们生活生产带来了诸多不便.为解决此问题,各地都在进行排水管网改造,并取得了一定的成绩,缓解了积水压力.然而,地区管网密度增加,改变了管道控制范围内雨水的汇流路径和汇流时间.对该区域的产流、下渗及洪峰具有一定的影响.以SWMM为基础,在南京市雨花台区小行-西善桥排水片区建立模型,利用模拟结果,分析雨水管网改造前后该地区水文特征的变化.1 SWMM模型原理SWMM是一个动态的降雨-径流模拟模型,可以进行城市地区某一场次或者长期的水质和水量的模拟,曾在我国天津、上海等地区有过应用[1].该模型主要运用在小的城市流域径流水质预报、河道排涝模拟与计算、雨水排水系统的设计校核及管理[2],由产流模型、地表汇流模型和管网水动力学模型组成.1.1 产流模型降雨转化为净雨的过程称为产流过程.根据土地利用状况和地表排水走向,SWMM 模型将研究区域划分为若干子汇水区域,并根据每个子汇水区域水文特征的差异性分为3部分:有洼蓄量的不透水地表、无洼蓄量的不透水地表及透水地表.各部分单独进行产流计算,子汇水区域的产流量为各部分产流量之和.(1)有洼蓄量的不透水地表产流量计算.该部分的降雨损失主要为洼地填充,故产流量为式中,R2为有洼蓄量的不透水地表产流量(mm);P为降雨量(mm);D为填洼量(mm).(2)无洼蓄量的不透水地表产流量计算.该部分降雨损失主要为雨期蒸发,故产流量为式中,R1为有洼蓄量的不透水地表产流量(mm);P为降雨量(mm);E为雨期蒸发量(mm).(3)透水地表产流量计算.该部分降雨损失主要包括填洼和下渗,故产流量为式中,R3为透水地表产流量(mm);i为降雨强度(mm/s);f为下渗强度(mm/s).1.2 下渗模型SWMM提供了3种下渗模型:Horton下渗模型、Green-Ampt下渗模型以及SCS曲线数下渗模型.其中,Horton模型主要描述下渗率随降雨时间变化的关系,不反映土壤饱和带与未饱和带的下垫面情况.Green-Ampt模型则假设土壤层中存在急剧变化的土壤干湿界面,即非饱和土壤带与饱和土壤带界面,充分的降雨入渗将使下垫面经历由不饱和到饱和的变化过程.SCS曲线数模型将下渗过程分为土壤未饱和阶段和土壤饱和阶段两个阶段分别进行计算[3].1.3 地表汇流模型地表汇流计算的任务是把各子汇水区域的净雨过程转化为子流域的出流过程.在SWMM中,它是通过把汇水子区域的3个组成部分近似作为非线性水库处理而实现的,也即联立求解连续方程和曼宁方程,属于集总式结构.式中,W为子汇水区的宽度(m);n为曼宁粗糙系数; d为水深(m);dp为滞蓄深度(m);S为子排水小区的坡度(m/m);V为子排水小区总水量(m3);t为时间(s);A为排水区表面积(m2);i*为净雨强度(m/s);Q为出流量(m3/s).1.4 管网水动力学模型SWMM中管道的流量演算通过质量和动量平衡方程(圣维南流量方程[4])来确定,并提供了3种求解方法:连续流量演算法、运动波演算法以及动力波演算方法.式中,Q为出流量(m3/s);A为过水断面面积(m2);h为管内水深(m);t为时间(s);x为沿水流方向管道长度(m);Sf为阻力坡度;S0为管道底坡.(1)连续流量演算.假设每一个计算时段内,流量是一致和连续的,该方法简单阐述了上下游之间管道入流流量过程线,曼宁方程将流速和水深建立关系.(2)运动波演算.这种演算方法使用每个节点简化的动力方程建立连续性方程,连续性方程需要假设水体表面坡度等于管道坡度.通过管道可被输送的最大流量是假设充满管道的曼宁方程计算值.进入管道入口的超过这个值的流量或者在系统中损失或者在入口顶部存储然后重新流入管道.(3)动力波演算.动力波演算采取完整的一维圣维南流量方程,因此产生了理论上最精确的结果.这些方程包括连续性方程和动量方程以及节点的流量连续性方程.该方法可以描述有压流.当水深超过最大可能水深时就产生洪水,多余水量或从系统中流失或存储于高于节点处而后重新进入排水系统.2 SWMM模型在研究区域的应用2.1 汇水子区域划分及管网概化本文以南京市雨花区小行-西善桥排水服务片区为研究对象,该区域总面积8.02km2,采用雨污分流排水体制,具有相对独立的排水管网.排水管网资料由南京市雨花台小行-西善桥片区2009年以前的雨水管网布置图和2010年的现状雨水管网布置图在ArcGIS中数字化得到.利用ArcGIS水文分析模块对研究区域DEM进行处理,提取水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网格、河网分级,实现自然流域划分[5],考虑到区域内道路及大型建筑物对水流的约束作用,再将自然汇水区细分为55个子汇水区域.由于研究区内节点(雨水口、检查井、人孔)众多,故在子汇水区域出水口设置时只考虑了对模拟结果影响较大的节点.2.2 模型建立将上面得到的各种资料信息,按照SWMM工程文件的格式制作成研究区工程文件,建立起研究区模型.如图1～2所示.2.3 模型参数率定SWMM参数大致分为两类:地表输入参数和下水道输入参数.该研究区内涉及到的地表输入参数包括子汇水区漫流宽度、子汇水区面积、区内不透水面积百分比、坡度、地表糙率、洼蓄水深和下渗参数;下水道输入参数包括管道形状、管径、管长、糙率以及节点最大深度和管底高程.由于子汇水区漫流宽度的大小会影响流域内积水量、流域汇流时间及出流过程线的形状[6],本文中将其暂定为一个常数,由真实降雨事件进行率定.其他参数可以通过计算或查阅规范获得.3 模拟结果及分析选取南京市P=30%的24h降雨过程作为降雨输入,降雨过程如图3所示.图3 P=30%的24h降雨过程在2009年以前和2010年两套雨水管网条件下进行模拟.为了方便两种管网条件下的对比,采取了相同的子汇水区域划分,把2009年工程中缺少管网的子汇水区域按照地形及水流方向将其出水口设为邻近的子汇水区域[7].受影响的子汇水区域包括: S14、S15、S18、S21、S25、S26、S27、S31、S37、S38、S43、S55.下面以模拟结果中这些子汇水区域的下渗量为例进行说明.受影响各子汇水区域在不同管网条件下的下渗量见表1.表1 子汇水区域在不同管网条件下的下渗量项目 S14 /mm S15 /mm S18 /mm S21 /mm S25 /mm S26 /mm不透率/% 30 45 50 50 80 30 2009年管网 35.7 26.7 22.6 20.1 9.1 31.7 2010年管网 30.2 25.2 21.3 19.8 8.7 30.9增长量 5.5 1.5 1.3 1.2 0.4 3.3增长率/% 15.4 5.6 5.7 6.0 4.3 10.4项目 S27 /mm S31 /mm S37 /mm S38 /mm S43 /mm S55 /mm不透水率/% 75 30 45 50 55 75 2009年管网 10.4 30.2 23.5 20.4 19.8 10.2 2010年管网 10.0 29.6 23.0 19.9 19.6 9.8减少量 0.4 3.0 1.2 1.4 1.2 0.3减少率/% 3.8 9.9 5.1 6.9 6.1 3.0从表1中可以看出增设管网以后受管网影响的各个子汇水区域的下渗量呈减少趋势,且不透水率低的子汇水区域减少量大,减少量在10%左右,不透水率高的子汇水区域减少量在4%左右,其他的减少量在6%左右,这是由于管网的增加改变了子汇水区域内雨水的汇流路径,减少了雨水的汇流长度,从而雨水在子区域内停留的时间减少,导致下渗量减少.此外,由于受影响的子汇水区域的产流要流经作为其出水口的相邻子汇水区域,这些子汇水区域内的水文特征也发生了变化,最能反映其变化的就是其出水口的流量变化.下面以S39的出水口J13为例进行说明,子汇水区域S38在2010年管网条件下,出水口为J12,经管道C12汇流到节点J13,而在2009年管网条件下S38的出水口为其临近子汇水区域S39,然后经S39汇流到节点J13.节点J13总入流量如图4所示.图4 不同管网条件下节点J13总流量对比从图4可以看出节点J13的洪峰流量在2010年管网条件下比2009年管网条件下出现时间早且峰量大.这是由于2009年管网条件下S38的产流受S39的调蓄作用,使得到达节点J13的时间比直接经管道传输到J13的时间长且增加了在该子汇水区域的下渗量.4 结论通过在南京市雨花区小行排水服务片区建立SWMM模型,模拟分析2010年管网和2009年两种不同雨水管网条件下研究区的产流、下渗以及洪峰流量的变化,得出由于管道增设改变了原来子汇水区域的汇流方向及时间,使得受影响区域径流量增加、节点洪峰流量增加,洪峰出现时间提前、下渗量减少,且减少量与该区域不透水率有关.可见市政排水管网的变化对城市水文特征有一定的影响,因此在制定防洪规划时应对管网变化这一因素予以重视.参考文献:[1] 刘俊,徐向阳.城市雨洪模型在天津市区排水分析计算中的应用[J].河海水利,2001(1):9-11.[2] 王晓霞,徐宗学.城市雨洪模拟模型的研究进展[A].中国水利学会.中国水利学会2008学术年会论文集(下册)[C].北京:中国水利水电出版社,2008:931-939. [3] 王磊.基于模型的城市排水管网积水灾害评价与防治研究[D].北京:北京工业大学,2010.[4] 芮孝芳.水文学原理[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.[5] 汤国安,杨晰.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京:科学出版社,2006.[6] 徐宗学,等.水文模型[M].北京:科学出版社,2009.[7] Levis A.Rossman.Storm Water Management Model User'sManual[M].USA:National Risk Management and Research Laboratory Office of Research and Development U.S.Environmental Protection Agency,2004.。
第二讲 表皮因子和多项管流和节点系统
用于这种情况了。
部分完井和斜井的表皮效应
部分完井的斜井构形
所有引起流线变形的情况都会产生表皮效应sc。和油气藏高度相比， 射孔段越小，完井的偏心度越大，则表皮效应越大。 尽管部分完井减小了井的裸露长度而产生了正的表皮效应，但斜井的 结果相反。井斜度越大，则对总表皮效应的负贡献越大。由于井斜而 引起的表皮效应以s表示，而由于部分完井与井斜所引起的综合表皮效 应以sc+θ表示。
2. 弹状流 在流动过程中，随着压力的降低，小气泡逐渐膨胀，并且互相合并成大气泡， 最后，大气泡成为顶部凸起的炮弹形气泡。
3. 段塞流 此时，井筒内流体的压力进一步低于饱和压力，气体继续分离出来，并且 进一步膨胀，且炮弹形大气泡形成气体柱塞，使井筒内出现一段液体、一段气体的柱塞 状游动。这时气柱好象活塞一样推动液体上升，对液体具有很大的举升作用，:气体的膨 胀能量得到充分的利用。但是，这种一段二段的气柱又好象是不严密的活塞，在举液过 程中，部分已被上举的液体又沿着气柱的边缘滑脱下来，需要重新被上升的气流举升， 这样就造成了能量的损失。因此在段塞流型态下，仍有一定的滑脱损失。
从试井能得到等于下式的一个表观表皮s‘：
s' s Dq
它在几个不同流量下所进行的试井中，能用来
分离表皮效应。上页图所示的s‘与q的曲线表明，s是 截距，D是斜率。这是确定油田D和预测速敏表皮效
应对井的未来生产影响的恰当方法。相敏表皮效应与 井筒附近压力梯度所引起的相态变化有关。
对油井来说，如果井底流压低于泡点压力，则会 形成一个气体饱和度，即使气相是不流动的，也会 引起油的有效渗透率的降低。将Hawkins公式变一下
射孔的表皮效应
DPSIR模型及其在生态环境建设及效应评价中的应用
DPSIR模型及其在生态环境建设及效应评价中的应用DPSIR 模型是一种在环境系统中广泛使用的评价指标体系概念模型，它是作为衡量环境及可持续发展的一种指标体系而开发出来的，它从系统分析的角度看待人和环境系统的相互作用。
它将表征一个自然系统的评价指标分成驱动力（Driving forces）、压力（Pressure）、状态（State）、影响（Impact）和响应（Responses）五个模块，每个模块中又分为若干个指标，以及一些环境状态对社会的反馈和人类改善环境所采取的措施。
一、DPSIR模型的概念和框架在PSR和DSR模型的基础上欧洲环境署EEA（European Enivorment Agency)反展了DPSIR 概念框架。
在DPSIR框架中，“驱动力”是指造成生态环境变化的潜在的原因；“压力”是指人类活动对其紧邻的环境以及自然环境的影响，是生态环境的直接作用的因子；“状态”是指生态环境在上述压力下所处的状况；“影响”是指系统所处的状态对人类健康和社会经济结构的影响；“响应”为人类在促进可持续发展进程中所采取的对策和制定的的积极政策。
已有的研究表明，DPSIR模型强调经济运作及其对生态环境的影响之间的联系，具有综合性、系统性、整体性、灵活性等特点，能揭示生态环境与人类活动的因果关系并并有效整合资源、发展、环境与人类健康。
DOSIR枢架结构消晰、简单明了，为生态建设环境效应评价指标体系的建立提供了一个基本框架。
二、生态建设环境效应评价内容（1）水土保持效益评价在水土保持规划中，必须用效益预测采确定规划是否可行，在评价小流域综合治理成果时，也要进行效益分析。
水土保持效益评价指标体系综合反映了水土保持的四重效益，即：蓄水保土效益、经济效益、社会效益和生念效益。
(2)生态安全评价随着全球生态环境的您化．生态安全问题已成为当今人类面临的诸多挑战今的一个主要内容。
生态安全是生态经济学、农业可持续发展等领域研究和关注的热点，目前关丁失态安全概念基本上存在着广义和狭义两种理解，广义的生态安全包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全；狭义的生态安全是指自然和半自然生态系统的安全。
SINDAFLUINT航空航天工业中的热流分析标准
SINDA/FLUINT——航空航天工业中的热流分析标准SINDA/FLUINT 是一个应用于复杂系统热设计分析和流体流动分析的综合性有限差分、集总参数软件。
在全球有超过25 个国家、500 的正版用户。
应用领域包括航空航天、电子、石油化工、生物医药、汽车等行业。
空间站模拟多年以来，SINDA/FLUINT 已经在航空航天业界提供给用户最可靠的传热与流体流动设计分析服务，所有参与NASA 国际空间站合作项目的客户都必须使用SINDA/FLUINT 软件进行热设计。
SINDA/FLUINT 软件是一个综合性的、通用的设计与分析工具，能够模拟电子、汽车、石油化工、航空航天等领域内存在的复杂的热/流体系统的传热过程。
几十年来，软件的能力和可靠性一次次被证明。
SINDA/FLUINT在行业中的杰出表现使它于1991年被授予NASA Space Act Award（美国航空航天贡献奖）。
2005 年，NASA 全机构推广了SINDA/FLUINT 软件理论与技术成果，并有史以来首次全机构集体购买了整套软件——SINDA/FLUINT 软件。
SINDA/FLUINT 基于有限差分法，集总参数理论，离散化的经验公式，由CULLIMORE & RING 公司开发出的强大的求解器SINDA/FLUINT 和一个功能完善的3D 前后处理器Thermal Desktop所组成。
应用领域包括热辐射、流固耦合传热分析、复杂管网及水力件、热管、压缩循环，多相/多组分流动（自动判别流域变化/临界热流/临界流）、旋转机械、水锤、线面接触热阻、隔热绝热材料、导热强化措施、多轴旋转或多自由度平移辐射、翅片/泵/压力损失件模拟、物理化学反应热（相变与热烧蚀）分析，半导体制冷等，涵盖了热流工程应用的方方面面。
SINDA/FLUINT 软件提供的是一个强大的离散工具，工程系统通过它可以完成由几个节点到百万级节点的转换，使用者的角色可在系统设计师和部件分析师之间随时转换；SINDA/FLUINT 提供的是一个强大的求解工具，它具有简洁的理论基础和开放的用户界面，能让用户处理崭新的工程课题；SINDA/FLUINT 还是一个智能机，它有内嵌的函数，也有开放的接口，全参数建模、多变量约束、能实现在指定目标和约束下的自动优化。
第六章 多相系统中的化学反应与传递模型(化学反应工程)
第六章多相系统中的化学反应与传递模型重点掌握：∙固体催化剂主要结构参数的定义，区分固体颗粒的三种密度。
∙等温条件下气体在多孔介质中的扩散和颗粒有效扩散系数的计算。
∙多孔催化剂中扩散和反应过程的数学描述，西尔模数的定义和内扩散有效因子的概念，一级不可逆反应内扩散有效因子的计算。
∙气固催化反应内外扩散影响的判定和排除。
深入理解：∙外扩散对不同级数催化反应的影响。
∙扩散对表观反应级数和表观活化能的影响，以及与本征值之间的关系。
广泛了解：∙流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热对多相催化反应速率与选择性的影响∙非一级反应内扩散有效因子的估算方法。
∙内扩散对复合反应选择性的影响。
多相系统中的化学反应与传递现象对于多相反应系统，反应物和产物在相内和相间的传质与传热会影响到反应系统的性能。
在有的情况下，传质与传热的影响甚至占主导地位。
本章主要讨论气固催化反应过程中的传质与传热问题，重点探讨传质与传热对反应过程的影响。
首先考察多孔催化剂中气体的扩散问题，并在此基础上进一步分析固体催化剂中同时进行反应和扩散的情况。
扩散对于复合反应选择性的影响、扩散存在条件下的表观动力学现象等问题也将在本章有所阐述。
多相催化反应过程分析气-固相间的外扩散过程气体在多孔介质中的扩散多孔催化剂中的反应扩散过程内扩散过程对复合反应选择性的影响多相催化反应过程中扩散影响的判定扩散过程影响下的动力学假象第一节多相催化反应过程步骤反应在催化剂表面上进行，所以反应物首先要从流体主体扩散到催化剂表面，表面反应完成之后，生成的产物需要从催化剂表面扩散到到流体主体中去。
所以不仅需要考虑反应动力学因素，还要考虑传递过程的影响。
一、固体催化剂的宏观结构及性质① 多孔结构：即颗粒内部是由许许多多形态不规则互相连通的孔道组成，形成了几何形状复杂的网络结构。
② 孔的大小对比表面积Sg有影响，孔的大小存在一个分布，可以用压汞仪来测定孔的大小。
孔容用Vg表示（/g），Sg的单位为。
多相流
两相与多相流体动力学微通道中气液两相的摩擦压降和空隙率分析学院___流体中心_____________学号___2211411008___________姓名___张忆宁______________微通道中气液两相的摩擦压降和空隙率分析摘要在1.2毫米内径的圆管中研究隔热且向上流动的气液两相流，液体的表面速度从0.1-3.5m/s之间，气体的表面速度从0.1-34.8m/s。
气体的质量高达0.38，试验中选用15kHz 的电阻传感器，采取多种模式获取压降和空隙率。
实验发现：环形过渡在气体表面速度高达0.6m/s时出现，压降的相关性与气液两相流中流体的制冷数据的不合适有关。
小管相关性的气液数据表明：当气体表面速度超过18.6m/s时，环状流的压降预计会达到最好的性能。
传统的相关性研究，通常用于大型管道，其表明当气体表面速度到达14.5m/s时，气泡、环状过渡等会达到最好的性能状态。
液体的流型和流态似乎会影响预计的压降。
湿气流动空隙率的相关性成功的运用到预测实验结果中，平均滑动系数由大约是1的泡沫流增加到约为16的环状流。
瞬时空隙率分析被证实对于监测目标和改善压降的预测有十分重要的作用。
介绍由于显微设备的快速发展，微通道中的两相流研究在工程应用中具有重要意义。
Park and Punch的论文中提到，小型热交换机用于高温助熔剂和高密度制冷的电力设备，诸如超级计算机，激光器和核反应堆，目前已投入应用。
研究也已扩展到生物医学和生化分析的应用中。
由于表面张力效应的重要性，在过去的几十年中，对两相流的一些特性进行了研究调查，例如Fukano and Kariyasaki 研究的两相流流型，Bao et al研究的两相流压降。
总的来说，这些研究表明，微通道两相流的传热不同于较大的管道。
在管道和处理系统的设计中，压降和空隙率是至关重要的参数，而且一直是大量实验研究的半解析经验预测方法。
最广泛使用的相关性是管道和渠道直径由几毫米至更大的开发数据。
试析PhaseWatcher Vx多相流量计原理
试析PhaseWatcher Vx多相流量计原理1 PhaseWatcher Vx多相流测量技术概述1998年，斯伦贝谢公司和Framo公司通过其合资公司（3-Phase测量公司）开发出了PhaseWatcher Vx多相流测量技术。
该多相流量计系统可通过水下ROV 安装和回收，具备灵活性、可维修性。
它们在5个独立测试设施上进行了1500多次流动环路实验，得到了5000个流动状态测试点的数据，结果表明Vx技术非常可靠。
PhaseWatcher Vx系统2004年10月交付并投入使用。
现场验收流程包括多次现场测试，以便评估流量计的性能。
到目前为止，实际应用表明PhaseWatcher Vx系统测试结果非常准确（误差精度在3%），具有出色的测量可重复性。
2 PhaseWatcher Vx多相流量计的基本结构PhaseWatcher Vx多相流量测量装置的基本结构如图1所示：PhaseWatcher Vx多相流量测量系统主要包括四个部分：带有压力和差压测量的文氏管、高性能的伽马持相率测量系统、集成的数据采集流量计算机、三相流模型。
本系统是一个完整的、独立的内联多相流量测量系统，用于测量三个阶段性的分相流速（油、水和气）。
PhaseWatcher Vx技术无须使用上游流动混合装置，从而减小了设备的尺寸和重量。
该系统没有运动部件，基本上无须维护保养。
管内流体经过入口进入一段短的直管线，直管线通向一个倒T形管，该倒T 形管的一个水平端被封闭。
该倒T形管预先调节并将液流向上导入流量计中的文氏管，在流体开始进入文氏管流量计之前，流体流过文氏管喉管，根据流量的不同，该系统可提供29毫米（1.1英寸）、52毫米（2英寸）和88毫米（3.5英寸）的文氏管喉管尺寸。
高性能的伽马持相率测量系统配有单个低强度放射性化学源的双能谱伽马射线探测器，以测量总的质量流量以及气、油和水的持率。
3 PhaseWatcher Vx多相流量计的测量原理3.1 流量测量原理PhaseWatcher Vx多相流量计利用文氏管测量流量，测量原理是基于文氏效应，该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。
基于管网性能评价的管网更新优化模型研究
基于管网性能评价的管网更新优化模型研究Research on Model of Water Supply Network Update and Optimization Based on Evaluation of Network Performance领域：环境工程（环境工程）（专业）作者姓名：田川指导老师：赵新华教授企业导师：牛长春高级工程师天津大学环境科学与工程学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要管网的更新优化改造设计是一项复杂而庞大的工程，因此，科学合理的对管网现状进行综合性能评价，对于待更新改造管段进行选择与排序，并在此基础上建立供水管网的更新改造优化模型具有重要意义。
本文采用专家评分法、模糊层次分析法、最优化理论及粒子群算法等，对管网性能评价指标进行了筛选、提出了评价指标体系；在此基础上研究建立了管网更新改造优化模型，确定了模型的解法，并通过实例进行验证，效果良好。
本文主要结论如下：首先，确定一套以水力可靠性、水质安全性、结构稳定性和经济性为基础的供水管网综合性能评价体系，并采用模糊层次分析法确定了各项指标的权重。
生物学中的系统动力学模型研究
生物学中的系统动力学模型研究生物学是研究生物体及其发展、变化规律的科学，它是自然科学中最富有活力的领域之一。
而系统动力学则是揭示系统在时间和空间维度上随着相互作用变化所表现出的动态过程的学科。
在生物学研究中，系统动力学模型愈发得到了重视。
一、什么是系统动力学模型系统动力学模型是指将事实基础上的数学形式，通过引入系统变量、关系、动力学行为等来描述一个系统。
简单来说，就是将自然界中各种系统和现象建立成数学方程模型，利用计算机等手段模拟、分析它们的行为、演化规律及趋势。
系统动力学模型的建立不单单是因为模型的可视化呈现，也因为在流程中可以进行更多多学科领域交叉的推导，而更能说明问题。
在系统动力学模型中，允许多个因素相互影响而得到非线性效应，且可方便快捷地用计算机模拟，这为对系统各种可能性的研究提供了优良的工具。
可以说，系统动力学模型是生物学中的一种重要计算工具，对于理解复杂的生物系统具有重要的理论和实际意义。
二、系统动力学模型在生物学中的应用生物系统随着时间的推移，随着环境因素的变化，不断地发生着生化变化和调控。
在生物系统的研究中，建立数学模型，对研究生物系统的动态行为和稳态进行分析，是一种有效的手段。
系统动力学模型可以应用于许多生物学中的实际问题。
1. 生命科学中的物种动态模型物种数量的变化与物种之间的关系密不可分。
而这种关系对于要维护一个良好的生态平衡是至关重要的。
系统动力学模型可以建立在传统的种群动态模型基础上，跟踪个体数量和空间分布的变化，并且在这个基础上考虑森林和水域等生态系统中物种互生的关系影响。
2. 生命科学中的蛋白质交互模型蛋白质在细胞中发挥着重要的作用，而在研究蛋白质间的相互作用时，常会出现复杂的互动关系。
系统动力学模型可以通过一定的数学模型建立这些复杂的互动关系，并利用计算机模拟，为生命科学提供更深入的研究。
3. 生命科学中的恶性肿瘤模型肿瘤是一种细胞增生的异常现象，其发展通常具有很高的复杂性和多样性。
多相流管网水力特征与水力计算
多相流管网水力特征与水力计算引言多相流是指在管道中流动的两种或多种不同物质的混合物。
在管道系统中，多相流的存在会对水力特性和计算产生影响。
本文将探讨多相流管网的水力特征及相应的水力计算方法。
多相流的类型多相流可以分为气液两相流、气固两相流、液固两相流等。
不同类型的多相流在管网中的运动方式和相互作用会有所不同。
气液两相流气液两相流是指在管道中同时流动的气体和液体混合物。
在管道中，液体往往沉积在管底，气体则分布在上部。
由于气液两相流的密度差异较大，对管网的水力特性影响较为显著。
气固两相流气固两相流是指在管道中同时流动的气体和固体颗粒混合物。
固体颗粒的运动状态对管道摩擦阻力和管道磨损有较大影响。
液固两相流液固两相流是指在管道中同时流动的液体和固体颗粒混合物。
固体颗粒的浓度和粒径会影响流体的黏度和密度，从而影响水力计算结果。
多相流管网水力特征多相流管网的水力特征受到以下几个方面的影响：壁面摩擦多相流中的固体颗粒或液滴会与管道壁面发生摩擦，增加管道的摩擦阻力，影响管网的水力性能。
混合液体密度不同密度的液体在管道中会产生密度梯度，影响管网中各点的压力分布。
流体黏度多相流中的固体颗粒或液滴会改变流体的黏度，从而影响管道的阻力系数和流动状态。
气体流量分布多相流中气体和液体的流动分布会影响管道内的速度场、压力场和流体混合程度。
多相流管网水力计算方法针对多相流管网的水力计算，可以采用以下方法：常规水力计算方法对于气液两相流，可以采用常规的水力计算方法，如达西公式、墨依斯方程等进行计算。
但需考虑气液两相流的混合特性和摩擦阻力的影响。
模拟方法采用CFD（Computational Fluid Dynamics）等数值模拟方法，对多相流管网进行流场模拟和压力计算，可以更精确地分析水力特性。
实测方法通过在实际管网中设置传感器，实时监测多相流的流动状态和参数，对管网进行水力计算和分析。
结论多相流管网的水力特征受到多种因素的影响，水力计算也需要考虑这些影响因素。
不同均相流模型
不同均相流模型均相流模型是用于描述多相流系统中的均匀性或各向同性的假设。
这种模型在物理上可以应用于流体力学、化学反应动力学和热力学等领域。
根据不同的应用场景和需求，有多种不同的均相流模型，以下是其中几种常见的模型：1.理想均相流模型理想均相流模型假设多相流系统中的各相是均匀分布的，没有相分离或聚集的现象。
各相之间的界面消失，整个系统具有均匀的物理性质。
这种模型通常适用于描述流体动力学中的均匀流动，如不可压缩的牛顿流体。
2.分子均相流模型分子均相流模型基于分子动力学理论，将多相流系统视为由分子组成，并考虑分子之间的相互作用和碰撞。
这种模型可以准确地描述微观尺度上的流动现象，如粘性、扩散和传热等。
然而，由于计算复杂度高，分子均相流模型在实际工程中的应用受到限制。
3.统计均相流模型统计均相流模型结合了分子动力学和宏观流体动力学的方法，通过引入概率密度函数来描述多相流系统中分子的分布和运动状态。
这种模型可以处理分子之间的相互作用和统计涨落效应，同时保持了宏观流体动力学的简单性和准确性。
4.连续介质均相流模型连续介质均相流模型假设多相流系统中的各相是连续分布的，没有明显的界面或颗粒。
这种模型通常适用于描述宏观尺度上的流动现象，如管道流动、涡旋等。
连续介质均相流模型可以进一步细分为无粘性流动、粘性流动和扩散流动等不同类型。
5.多尺度均相流模型多尺度均相流模型考虑了多相流系统中不同尺度的流动现象，包括微观尺度、宏观尺度和介观尺度等。
这种模型通过建立不同尺度之间的联系和转换关系，综合利用各个尺度的动力学机制，以获得更全面和准确的流动特性。
多尺度均相流模型在多相流系统的模拟和分析中具有广泛的应用前景。
这些不同的均相流模型在数学表达式、物理意义和应用范围方面存在差异。
在实际应用中，需要根据具体问题的需求选择合适的均相流模型，并进行相应的参数拟合或调整。
同时，需要注意模型的局限性，对于超出适用范围的问题，可能需要采用更复杂的数值模拟方法或实验研究手段来处理。
多相系统中的化学反应与传递模型
第六章多相系统中的化学反应与传递模型重点掌握：∙固体催化剂主要结构参数的定义，区分固体颗粒的三种密度。
∙等温条件下气体在多孔介质中的扩散和颗粒有效扩散系数的计算。
∙多孔催化剂中扩散和反应过程的数学描述，西尔模数的定义和内扩散有效因子的概念，一级不可逆反应内扩散有效因子的计算。
∙气固催化反应内外扩散影响的判定和排除。
深入理解：∙外扩散对不同级数催化反应的影响。
∙扩散对表观反应级数和表观活化能的影响，以及与本征值之间的关系。
广泛了解：∙流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热对多相催化反应速率与选择性的影响∙非一级反应内扩散有效因子的估算方法。
∙内扩散对复合反应选择性的影响。
多相系统中的化学反应与传递现象对于多相反应系统，反应物和产物在相内和相间的传质与传热会影响到反应系统的性能。
在有的情况下，传质与传热的影响甚至占主导地位。
本章主要讨论气固催化反应过程中的传质与传热问题，重点探讨传质与传热对反应过程的影响。
首先考察多孔催化剂中气体的扩散问题，并在此基础上进一步分析固体催化剂中同时进行反应和扩散的情况。
扩散对于复合反应选择性的影响、扩散存在条件下的表观动力学现象等问题也将在本章有所阐述。
多相催化反应过程分析气-固相间的外扩散过程气体在多孔介质中的扩散多孔催化剂中的反应扩散过程内扩散过程对复合反应选择性的影响多相催化反应过程中扩散影响的判定扩散过程影响下的动力学假象第一节多相催化反应过程步骤反应在催化剂表面上进行，所以反应物首先要从流体主体扩散到催化剂表面，表面反应完成之后，生成的产物需要从催化剂表面扩散到到流体主体中去。
所以不仅需要考虑反应动力学因素，还要考虑传递过程的影响。
一、固体催化剂的宏观结构及性质① 多孔结构：即颗粒内部是由许许多多形态不规则互相连通的孔道组成，形成了几何形状复杂的网络结构。
② 孔的大小对比表面积Sg有影响，孔的大小存在一个分布，可以用压汞仪来测定孔的大小。
孔容用Vg表示（/g），Sg的单位为。
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Chinese Journal of Turbomachinery多相流管网系统效应影响因子模型研究*胡四兵朱晓农饶杰（合肥通用机械研究院有限公司,压缩机技术国家重点实验室）摘要：本文结合工程实际需要，开展了基于多相流介质下，风机管网系统效应及其附加阻力计算方法和主动减阻的研究，提出了多相流管网系统效应影响因子模型。
开发出“风机管网阻力及系统效应附加阻力计算软件”，成功应用于某有色冶炼企业管网系统匹配的工程中。
该软件的应用解决了风机与系统的匹配性问题，大大降低了系统阻力，提高了风机运行效率，降低了设备实际运行能耗。
关键词：风机；管网；多相流；系统效应；附加阻力；主动减阻中图分类号：TP277文章编号：1006-8155-(2019)01-0082-05文献标志码：ADOI：10.16492/j.fjjs.2019.01.0012Research on Influence Factor Model for the Multi-phaseFlow Pipe Network System EffectSi-bing HuXiao-nong ZhuJie Rao（Hefei General Machinery Research Institute Co.,Ltd ）Abstract：This paper concerns with the system effect,a method for the additional resistance calculation of a fan pipe network based on a multi-phases flow medium,and the active reduction of the resistance of the system.A model for the influencing factor for the system effect of the multi-phase flow pipe network is proposed and the software for the calculation of the resistance of the fan pipe network and the additional resistance of the system effect is developed.The software was successfully applied to a non-ferrous metallurgy enterprise pipe network system,which greatly reduced the system resistance,solved fan/system matching issues and improved the fan efficiency.In total,this greatly reduced the energy consumption of the system in actual operation.Keywords：Fan,Pipe Network,System Effect,Additional Resistance,Active Reducing Resistance*基金项目：安徽省重点研究与开发计划项目1704a09020050引言关于气体输送系统或气体循环增压系统的多相流管网效应的研究，国内外未见文献报道。
美国国际空气输送和控制协会（AMCA ）开展过输送介质为空气的风机管网系统附件阻力的研究，提出了系统效应概念，并给出了在纯空气环境条件下系统附加阻力的计算方法[1]。
但对在多相流介质时，风机系统效应是如何多相流管网系统效应影响因子模型研究··82第61卷，2019年第1期 Vol.61，2019,No.1Chinese Journal of Turbomachinery作用的，它与单相流介质环境下有何不同未做出研究。
如何降低管网输送阻力，实现管网优化和输送的节能降耗，实现动力输送装备风机与泵的高效运行，国内外已开展了多项研究。
如钱成文等开展了天然气管道的内涂层减阻技术的研究[2]；罗兴等开展了减阻技术在集中供热与空调水输配系统中的应用[3]；谢萍等开展了长输管网优化运行研究[4]；刘晓鹏等开展了泵与风机的系统效应分析研究[5]。
多相流减阻技术具有比较广泛的内涵，最具有应用潜力的是使用减阻剂。
国外研究表明：极低浓度(10×10-6～100×10-6)的聚合物减阻剂可使液体的湍流摩擦阻力减少高达80%[6]。
多相流管网减阻的研究也仅局限于被动减阻措施的研究[7-8]，并未涉及到管网主动减阻方面的研究。
被动减阻的主要措施是在管网中添加减阻剂实现管网阻力的降低，近十年来，一些聚合物减阻剂可使水平管环状流的减阻率最高达到60%以上[9-10]，但这种方法并不适用于有色冶金行业气体输送、循环或排放。
1多相流理论多相流学科是研究具有两种以上不同相态或不同组分的物质共存并有明确分界面的多相流体流动力学、热力学、传热传质学、燃烧学、化学和生物反应以及相关工业过程中的共性科学问题。
由气固、液固或液固气所组成的多相流体，在运动过程中将产生相对运动。
由于各相的粘度及密度上的差异，在不同的运动状态下会发生不同的作用。
多相流应用在水利方面有水沙两相流、河道疏浚、高含沙水流、泥石流等；在冶金方面有冶金尾矿输送；在能源方面有输煤、电厂除灰等；在环保方面有污水及污染底泥处理；在机械方面有泵与通风机械、旋流分离器及气力输送设备等。
2管网阻力针对一个送风系统而言，系统阻力是由沿程阻力和局部阻力两部分构成。
沿程阻力是指介质通过管路时，与管壁发生摩擦所产生的损失。
局部阻力是指介质通过管路中的障碍物时所产生的损失，如通过管路中的阀门、弯头、三通或四通等。
对风机而言，系统阻力除了上述两类阻力外，还包括工作场所所需的压力大小及系统排气口的动能的大小。
3系统效应与附加阻力系统附加阻力指的是风机进口或出口的回流条件所引起的风机性能损失。
这些回流损失可能是由障碍物或风机最近区域内所用系统部件的布置而造成的，它是系统沿程阻力和局部阻力之外的阻力。
在国内暖通界内，工程师们在进行系统阻力计算时，往往只进行沿程阻力、局部阻力、工作场所压力及排气口动能的计算，而忽视了上述附加阻力的计算。
因此，导致风机与系统不匹配，实际风量低于设计风量，并常引起风机供应商或制造商与用户间的争议[14]。
美国气体输送和控制协会对通风系统中可能存在的附加阻力进行了分类，并给出了各类附加阻力的识别代码和在纯空气介质条件下系统附加阻力曲线。
设计者只要知道气体流速和附加阻力代码，就可通过曲线查出附加阻力的具体数值。
但对风机工作在多相流介质时，系统效应是如何作用的，它与单相流介质环境下有何不同未做过研究。
4多相流管网系统效应影响因子多相流使介质比重发生变化，从而导致管网阻力发生变化。
另一方面，多相流可能会导致输送设备的性能下降。
如固气两相流时，可能会导致送风系统中风机的积灰，从而导致风机性能下降或加剧风机的磨损，缩短风机的使用寿命。
因此，开展多相流环境下管网系统阻力变化的研究与计算，尤其是系统效应影响因子的研究变得十分重要和有现实意义。
多相流的影响因素有固料的浓度C v（又可分为稀相和浓相两种）、粒径d、颗粒的配级组成Σd i△P i、固料和连续相的重率γs和γ、颗粒形状及固液气的物化性质等。
4.1多相流的阻力计算1）对于层流，阻力系数λ与雷诺数可用下式表示:λ=64R e（1）2）对于紊流，阻力系数λ与雷诺数的关系用下式表示：λ=1（100R e)1/4（2）雷诺数Re可用下式计算：R e=ρmV2τB+ηV D（3）式中，ρm为多相流体的密度，kg/m3；V为介质速度，m/s；D··83Chinese Journal of Turbomachinery为管径（或流道宽度），m ；τB 为宾汉极限切应力；η为宾汉体的刚性系数。
多相流体密度按下式计算：ρm =ρw ×()1-C v ()1-εe +ρq ×εe +ρg ×C v (1-εe )（4）式中，C v 为固体颗粒的体积浓度；εe 为掺气的体积比，%；ρw 为液体密度，kg/m 3；ρq 为气体密度，kg/m 3。
3）沿程阻力的计算可表示为：∆p =λL D ×ρmV 22（5）式中，∆p 为沿程阻力，Pa；λ为阻力系数；L 为流程长度，m；ρm 为多相流介质密度，kg/m 3。
4.2多相流系统效应影响因子与附加阻力计算管网系统的附加阻力是一种与管网沿程阻力和局部阻力截然不同的阻力。
它的大小取决于系统的不同配置，为了准确计算不同系统效应模式下的系统附加阻力大小，我们引入系统效应影响因子，其与局部阻力元件与进出口间的有效直管段长度、管路与设备进口或出口面积比、多相流介质密度相关，如式（6）：K ad =f (1L y ，1S r，ρm）（6）式中，K ad 为多相流系统效应影响因子；L y 为有效管长，m；S r 为面积比。
多相流管网系统附加阻力：∆p ad =10lg A+1.96261×(lg V -lg B )（7）式中，∆p ad 为多相流系统附加阻力，Pa；A 为与K ad 相关的常数；B 为与K ad 相关的常数。
5风机管网阻力及系统效应附加阻力计算在多相流管网及系统效应影响因子研究的基础上，结合工程应用实际需要，开发了“风机管网阻力及系统效应附加阻力计算”软件。
该软件基于VB6.5语言在Office2007Excel 环境下设计开发完成，主要用于在多相流环境下风机管网阻力及系统效应所导致的系统附加阻力的计算与分析。
软件由多相流介质计算、沿程阻力计算、局部阻力计算、进口附加阻力计算、出口附加阻力计算、系统效应影响因子与附加阻力计算等6大模块构成，如图1所示。
软件对改善管网配置，为风机与其系统的完美匹配提供了理论依据，是工程技术人员开展管网阻力评估和系统附加阻力计算的好帮手，尤其适用于多相流环境下系统效应影响因子的计算和设计计算主动减阻。
6多相流管网主动减阻措施管网主动减阻是相对于被动减阻而言，即通过管网优化，包括管径、管长、管材、管件的选配和管网合理设计，实现管网阻力降低的一种减阻方式。
对于那些不能通过添加减阻剂、涂层方式实现减阻的场合，这种方式是唯一的选择，如在有色冶金行业的排烟系统和高炉送风系统。
在多相流环境下，管网阻力随着多相流介质的密度增加而增大。
冶金行业的排烟管网系统是典型的多相流管网系统，烟气中的固体颗粒物数量、大小将直接影响流动模式，影响管道摩擦损失大小，如果管网设计的不合理，还可能会导致固体颗粒物在管网局部区产生堆积或沉淀，更进一步增大了管网阻力。