太原理工大学-李远哲老师-Water Research||空化效应引爆管道泄漏流革命!厚度直径比成关键参数,泄漏指数N1<0.5谜团首解

导语：近期，环境科学顶刊Water Research（影响因子=12.4，中科院一区top，自然指数期刊）发表题为“Characterization of leak flow from pipes under the effect of cavitation in water distribution systems”的论文，通过多方法验证揭示空化效应对供水管道泄漏流量的主导影响。

摘要：本研究针对供水系统中管道泄漏流的空化效应，通过直接可视化实验、水力分析和瞬态计算流体动力学（CFD）模拟相结合的方法，系统探究了低变形性圆形孔口在0-70 mH₂O压力下的流动特性。研究证实空化是导致排放系数（Cd）随雷诺数（Re）增加而下降的主要原因，并建立了后空化状态下Cd-压力关系、临界空化压力及预空化状态下Cd-厚度直径比（t/d）的经验模型。CFD分析表明，当t/d从0.5增至1.2时，流束在收缩断面后的再扩张会引发局部真空，放大有效压差并加剧空化。该研究合理解释了以往实验中泄漏指数（N1）显著低于0.5的现象，为供水系统精准泄漏预测与压力管理提供了水力基础。

亮点

• 空化被证实为Cd随Re下降的主因

• 建立预空化与后空化Cd预测模型

• t/d是泄漏流态与临界空化压力关键参数

• 空化机制导致泄漏指数N1<0.5

• 多方法验证空化形成与演化规律

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作者简介

第一作者：李远哲，太原理工大学土木工程学院讲师。主要研究方向为供水管网漏失机理及漏失控制、供水系统可靠性及韧性研究等领域。李远哲参与多项国家级、省部级科研项目。发表学术论文多篇；授权发明专利1项。

通讯作者：高金良，哈尔滨工业大学环境学院教授、博士生导师。给排水系统研究所副所长。长期从事智慧水务、管网漏损控制、给排水管网建模等领域的研究。主持包括国家自然科学基金面上项目等多项国家级、省部级科研项目。发表学术论文数十篇；授权发明专利10项、软件著作权5项；出版专著2部。