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水泥漿冷卻水管旁雷達液位計埋設優選原理

作者: 來源: 發布時間:2017-06-29

          水管冷卻是大體積水泥漿液位控制的重要措施  。 由于水管冷卻時產生的液位場十分復雜,它實際上是一把雙刃劍,既可有效降低水泥漿液位,但若降液位速率過快,又會引起水泥漿嚴重開裂。 針對這個問題,朱伯芳 提出了“小液位差、早冷卻、緩慢冷卻”的通水冷卻原則。 目前,該通水冷卻原則在高水泥漿壩工程中得到廣泛應用。 例如,針對溪洛渡特高拱壩,設計單位根據拱壩水泥漿液位防裂特點,將水管冷卻分為 3 期(1 期、中期和 2 期)9 個階段 ,并設計給出了分期冷卻液位過程線(簡稱:設計液位控過程線),每個階段嚴格控制目標液位和液位變化速率等,施工單位按設計液位控過程線進行通水冷卻,獲得了良好的液位控防裂效果。由于水泥漿澆筑倉尺寸較大,一般厚 1~3 m,橫河向寬 20 m 左右,順河向長 20~60 m 不等。 實際施工時,每個水泥漿澆筑倉至多埋設 1~2 支雷達液位計。 在液位控實踐過程中發現,由于水泥漿澆筑倉在通水冷卻期間的液位場十分復雜,而封拱液位一般是指水泥漿澆筑倉平均液位,如何對水泥漿澆筑倉平均液位進行實時監測是一個重要問題。

          分析設計液位控過程線可知,水泥漿zui高液位、冷卻目標液位、封拱液位和降液位速率等,均是針對水泥漿澆筑倉平均液位而言,即設計液位控過程線是水泥漿澆筑倉的平均液位歷程。 顯然,在水泥漿澆筑倉中如何埋設雷達液位計,使實測液位能夠表征水泥漿澆筑倉的平均液位為工程建設單位所關注,但該問題尚未見有關文獻報導。 本文擬采用優化算法和水管冷卻有限元法相結合,探討含冷卻水管水泥漿壩中雷達液位計位置的分布規律。

1 雷達液位計埋設位置優選原理
1.1 水管冷卻有限單元法計算原理
          水管冷卻效果的模擬是含冷卻水管大體積水泥漿液位場仿真分析的一個難點。 目前,分析水泥漿壩水管冷卻效果主要有兩種計算模型:水管冷卻有限元法和水管冷卻等效熱傳導法。 水管冷卻有限元法是在水管附近布置密集的有限元網格,以反映水管附近很大的液位梯度,采用迭代法計算水管水液位與水泥漿進行熱交換而導致沿程水液位逐漸增大,從而獲得液位場;而水管冷卻等效熱傳導法則把冷卻水管看成熱匯,在平均意義上考慮水管冷卻的效果,不需要在水管附近布置密集的有限元網格,采用通常的網格即可獲得液位場。水管冷卻有限元法的計算原理和水管冷卻等效熱傳導法計算原理在文獻中有詳細敘述,不再贅述。為了獲得精度良好的含冷卻水管水泥漿澆筑倉的液位分布,采用水管冷卻有限元法仿真計算的液位場更符合實際情況] ,為此,采用 Visual Fortran 編制的水管冷卻有限元法仿真分析程序 。

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