О.В. Белова, В.Ю. Волков, А.П. Скибин
2
В настоящее время накопленные данные, рост компьютерных
мощностей и применение современных измерительных приборов,
имеющих возможность получать и обрабатывать данные в реальном
времени, расширили границы использования теории гидравлических
сетей. Так, помимо различных переходных режимов на станциях,
гидравлические расчеты позволяют определить нелегальное исполь-
зование воды, уменьшить затраты электроэнергии для насосных
станций. Также расчеты и анализ переходных режимов позволяют
уменьшить возможные разрывы трубопроводов и загрязнение воды.
Одними из наиболее актуальных проблем для моделирования про-
цессов потокораспределения являются пожары, при которых требу-
ется определить изменение работы гидравлической сети при заборе
жидкости из водяных сетей города. Многие современные программ-
ные продукты позволяют выполнять калибровку систем, чтобы по-
мочь пользователю определить «тупиковые» ветки гидравлической
сети и провести оптимизацию гидравлической сети для устранения ее
недостатков.
Основы гидравлических расчетов были заложены в XVIII
XIX вв.
в работах Бернулли, Пуазейля, Рейнольдса. Однако и сейчас огром-
ное количество работ посвящено решению вопросов задач потоко-
распределения в гидравлических цепях, так как уравнения, описыва-
ющие даже изотермическое течение однофазной жидкости, нелиней-
ны и задача их решения является нетривиальной и требует индивиду-
ального подхода к каждой проблеме.
В общем виде для решения задачи потокораспределения в про-
извольной гидравлической сети должны быть записаны уравнения
сохранения импульса и неразрывности для каждого элемента сети
(трубы, насосы, клапаны и т. д.). Число уравнений, которые долж-
ны быть решены даже для малой гидравлической сети, является
достаточно большим, что делает данный процесс решения крайне
трудоемким.
Наиболее эффективными методами расчета потокораспределения
в трубопроводных сетях стали итерационные, или так называемые
«увязочные» методы, впервые предложенные в 30
х гг. XX в. Анд-
рияшевым и Кроссом [1, 4, 5]. Данные методы являются покоорди-
натными релаксационными методами последовательных приближе-
ний. «Увязка» сети с заданными сопротивлениями и напорами имеет
своей целью найти такие значения расходов на всех участках и дав-
лений в узлах, которые с наперед заданной точностью удовлетворяли
бы законам Кирхгофа [6]. Основными недостатками «увязочных» ме-
