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给水管网在实际运行中,由于存在用户需水量频繁变化、调度水泵而快速改变管网系统水力负荷、阀门启闭、事故停泵等因素,常常引发管道中的瞬变流,形成大幅度的压力波动,对管网造成危害,甚至引起爆管事故。因此需要对管网中的瞬变流动进行分析研究,以便制定有效的防护措施。 特征线法具有严密的理论性、清晰的物理概念以及较高的计算精度,得到了广泛的应用。给水管网系统的瞬变分析目前普遍采用特征线法。 玻尔兹曼网格法(LatticeBoltzmannMethod,LBM)是20世纪80年代中期发展起来的一种基于介观层次的数值模拟方法,它以离散的运动论和统计力学为出发点来描述流体。玻尔兹曼网格法具有算法简单、编程容易、边界条件易于处理、可完全并行化等优点,目前,玻尔兹曼网格法已经在许多领域取得了丰硕的成果,展示了广阔的应用前景。 本文首先基于玻尔兹曼网格法理论,建立了模拟给水管网系统瞬变流动的一维玻尔兹曼网格模型,然后分别对双鸭山市寒葱沟水库长距离输水管线、四个环算例管网及某一小区管网在典型边界条件下的瞬变情况,分别应用玻尔兹曼网格法和特征线法进行了数值模拟,并将所得的结果进行比较。研究结果表明玻尔兹曼网格法能够有效地计算输水管线和给水管网中的瞬变流动,且计算速度较快,说明该方法对于解决实际工程问题具有较好的应用前景。