长距离输水工程已成为城市可持续发展的必然趋势，是城市的生命线工程。输水系统在平稳运行时，一般不存在安全隐患，而在水力过渡过程中由于输水管道中压力及流量的改变有可能引起管道振动，严重的甚至会发生管道爆裂。根据对实际工程爆管原因的调查，气体存在是水力过渡过程诱发爆管的主要原因。实际输水管道中是气水两相共同流动的状态，排气不畅及气体在局部位置的聚积使得某些管段气液两相流的流型十分复杂。因此，综上述，对于长距离输水系统气液两相流水力过渡过程的研究对提高输水安全性意义重大。 通过装置实验采用高速拍照的方式对管道中气泡运动速度及气液两相流流型进行研究。在气泡受力分析的基础上提出了气泡运动模型，该模型可以用于预测水平管道内气泡运动的速度。在长距离输水的设计流速和合理的气量范围内，研究不同气水比下的气液两相流流型，得到适用于长距离输水的气液两相流流型判别图。通过实验发现下降管段由于浮力作用，气体很容易聚积形成气囊，为了在工程实际中更好地对下降管段的气液两相流流型进行识别，以弯头下游下降管段不远位置的高频压力信号为基础，对信号进行滤波、特征提取后，结合支持向量机能够很好地预测下降管段中开始出现气囊的状态。实际工程中，相较于管道爆裂管道振动现象更为普遍，又通过对不同位置处不同气液两相流流型下的管道振动进行研究，发现管道中气体越多振动越剧烈。根据不同的液柱分离模型，分别建立了以离散蒸汽空腔模型（DVCM）和离散气体空腔模型（DGCM）为基础的水力过渡过程计算模型，充分考虑暂态过程中的不稳定摩阻以及管材粘弹性等因素，对经典模型做出修正。 通过实验结果发现水平输水管道中当水流速度小于1.2 m/s时，就会出现气泡聚积从而形成小的段塞，这很有可能导致下降管段气囊的形成，因此实际工程中输水流速要尽量大于1.2 m/s。通过气泡运动模型可知，在输水管道的末端应更多的设置排气阀以利于气体排出。下降管段的高频压力信号及振动主频特征可作为判断下降管中流型的主要指标，且在工程实际能够很好地指导排气阀工作。将自由气体存在、暂态不稳定摩阻、管材粘弹性等因素考虑在内水力过渡过程计算模型比传统的计算模型更加精准。 2100433B