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管道泄漏检测是目前国际水利工程领域的一个热门研究课题。《调水工程管道系统泄漏检测的全频域法》综合近期该领域的最新研究进展，系统地介绍了基于水力瞬变全频域分析的调水工程管道泄漏检测方法及典型的检验算例和试验实例，研究工作涉及水力瞬变、泄漏检测理论、模型试验和滤波技术等。
《调水工程管道系统泄漏检测的全频域法》可供水利水电、管道工程、输水规划和设计等专业的工程技术人员阅读，亦可供大专院校相关专业的师生参考。
流体力学基础与应用：从理论模型到工程实践 第一章：流体力学基本原理 本章系统梳理了流体力学的核心概念与基本定律，为后续工程应用奠定坚实的理论基础。内容涵盖流体静力学、流变学特性，特别是牛顿流体与非牛顿流体的本构关系。重点阐述了流体的连续性方程、动量守恒方程（Navier-Stokes方程的推导与应用），以及能量方程在热力学过程中的体现。通过引入流线、迹线和流束的概念，深入剖析了速度场和压力场的分布规律。此外，还详细讨论了无粘流体中的欧拉方程和粘性流体中的伯努利方程的适用条件与修正方法，旨在帮助读者建立对流体运动基本规律的直观理解。 第二章：管内流动与边界层理论 本章聚焦于工程中最常见的流动形式——管内流动。首先，对圆管内层流和湍流的特征进行了详细的区分，引入了雷诺数（Reynolds number）作为判断流动状态的关键参数。随后，深入探讨了圆管中的能量损失计算，包括沿程阻力（摩擦损失）和局部阻力（由阀门、弯头等引起的损失）。专门辟出一节用于讲解边界层理论，包括速度边界层的形成、分离现象的分析，以及湍流边界层中的壁面切应力计算方法。引入了普朗特混合长度模型和 $k-epsilon$ 湍流模型，用于描述复杂流动中的动量和能量输运过程，为后续的管网水力设计提供理论支撑。 第三章：复杂管网水力分析与优化 本章将流体力学理论应用于复杂的管网系统分析。首先，系统介绍了串联、并联管道系统的水力计算方法，包括海曾-威廉斯公式和达西-韦斯巴赫公式在实际工程中的取舍。随后，重点论述了复杂拓扑管网的求解技术，如节点法和回路法，并引入了牛顿迭代法等数值求解策略来处理非线性方程组。针对供水管网中的关键问题，如水泵的选择与性能曲线匹配、水锤现象的产生机理与防护措施进行了深入探讨。此外，还涉及了管网优化问题，例如在满足服务压力要求的前提下，最小化总泵能耗的布局优化方法。 第四章：管路系统中的瞬态流与水力瞬变 本章专门针对管道系统中的动态特性，尤其是水力瞬变现象进行详尽阐述。详细分析了水锤现象的产生原因，包括突加/切断水流、水泵快速停运等典型工况。引入了特征线法（Method of Characteristics, MOC）作为分析瞬态流动的强大工具，并逐步推导了瞬变方程的求解过程。针对水锤压力波的传播、反射和叠加效应，本章提出了多种抑制和防护措施，包括设置缓冲罐、泄压阀、稳压罐的设计原则和体积计算方法。最后，探讨了管道特性对瞬变过程的影响，如管道材料的弹性模量和衬里粗糙度对波速的影响。 第五章：流体输送机械原理与选型 本章深入研究了在管道系统中不可或缺的流体输送设备——水泵。内容从基本原理入手，详细介绍了离心泵、轴流泵和混流泵的工作原理、结构特点和性能曲线的解读。重点阐述了泵的有效扬程、比转速（Specific Speed）的概念及其在泵型选择中的指导意义。此外，还讨论了泵站设计中的关键要素，包括吸水条件（NPSH计算）、气蚀现象的预防与处理，以及多泵联合工作时的运行协调性。本章旨在提供一套系统的泵选型与运行优化方案，确保系统高效稳定运行。 第六章：管道材料、施工与水力检测概述 本章将理论知识与工程实践相结合，关注管道系统的物理实体和运维环节。首先，对比分析了铸铁管、钢管、球墨铸铁管、PVC/PE管等常见管材的力学性能、耐腐蚀性及经济性，并讨论了不同介质对材料选择的特殊要求。在施工方面，涵盖了管道的敷设、接口连接技术（如焊接、法兰连接、胶粘连接）的标准与质量控制要点。最后，概述了管道水力性能的常规检测手段，包括压力测试、流量校核以及初步的异常波动检测方法，为后续更深入的诊断技术做铺垫，但本章不涉及任何关于泄漏的特定定位技术细节。 第七章：水力模型与计算机模拟技术 本章介绍了现代水力工程中常用的数值模拟和建模技术。详细讲解了如何利用软件平台（如 EPANET 或商业 CFD 软件）构建实际工程中的水力模型。内容包括节点数据的采集、管段参数的输入、边界条件的设定，以及模型校正的方法。重点讨论了如何通过计算机模拟来预测系统在不同工况（如高峰流量、火灾用水）下的压力和流速分布，辅助进行管网的扩容规划和运行方案优化。本章强调的是对系统整体水力行为的宏观预测和评估，而非针对局部缺陷的精细化探查。 第八章：管道系统的腐蚀与防护 本章关注管道长期服役过程中的可靠性问题，聚焦于腐蚀机理与防护技术。详细分析了内外腐蚀对管道寿命的影响，包括电化学腐蚀、均匀腐蚀和点蚀。介绍了针对不同环境（如土壤、酸性水体）的腐蚀防护策略，包括涂层技术（环氧树脂、聚氨酯等）、牺牲阳极法和外加电流阴极保护法的原理与应用。最后，讨论了腐蚀速率的监测方法以及管道定期内衬修复技术在延长基础设施寿命中的作用。
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