水锤计算中摩阻的处理方法综述

管道流体摩擦引起两个问题：数值计算上摩阻项的(显)隐式有限差分近似；(非恒定)摩阻引起的水锤波衰减。后者一直未得到合理解释。本文先总结传统的在拟恒定假设基础上对摩阻的处理．再着重阐述国外对瞬变流下的非恒定摩阻问题的研究进展，并指出一些新思路和研究方向。     

瞬变流动中液体管道摩阻损失计算方法综述

综述基于拟恒定假设基础上瞬变流控制方程摩阻积分项的近似处理方法,指出传统的拟恒定摩阻模型不能十分准确地描述瞬变流动过程的真实物理现象。总结国外非恒定摩阻的计算模型及各种模型的计算思路与适用范围,指出非恒定摩阻模型的研究方向,期望结合特征线理论使液体管道水击计算更接近实际;提出了不考虑流动过程,应用测量数据辨识校正摩阻系数的新方法。     

水锤计算中摩阻的处理方法

总结瞬变流控制方程摩阻项积分的处理方法,指出这种在传统的拟恒定摩阻假设基础上的处理方法存在问题,着重阐述国外对瞬变流的非恒定摩阻问题的研究进展,分析评述了几类典型的非恒定摩阻模型,并指出一些新思路和研究方向.     

复杂内边界长距离输水管道水锤计算及工程应用

为了精确计算长距离调水系统输水管道中的水力过渡过程,文章建立了具有复杂内边界的长距离调水工程非恒定流水动力模型.利用有限体积法对水锤方程在时间和空间上积分,并采用Crank-Nicolson隐式格式处理偏微分项得到其离散格式.应用该模型计算南水北调北京段惠南庄泵站停机事故工况,结果表明:在管道危险点处设置空气阀可以有效...     

基于EIT摩阻模型与随机摩阻模型的水击随机分析

在以往水击随机分析中,摩阻按确定量考虑,其影响往往被忽略;而实际的水击过程中,摩阻为非恒定值,为一不确定量,文中研究非恒定摩阻对随机水击波动过程的影响.从水击的基本方程出发,分别建立了基于广义不可逆热力学理论的水击随机模型(EIT摩阻模型)与含有随机摩阻项的水击随机模型(随机摩阻模型),采用矩特征线法对水击过程进行数值模拟.算例表明,与采用恒定摩阻的水击随机分析比较,本文提出的两种随机模型在计算最大水击压力值的同时,可以模拟水击压力的波动过程,而且随机摩阻模型的数值计算更为简便.     

液体管道高频水力瞬变过程的数值模拟

目前在液体管道高频水力瞬变分析中,人们通常采用经典的拟稳态摩阻模型进行分析.但这种方法针对管壁切应力具有拟稳态特性的缓慢瞬变的分析是可行的,而对高频瞬变流动过程而言却不能准确预测水击压力波具体的衰减过程以及出现的波形畸变现象.介绍了一种新的考虑瞬时加速度对高频水力瞬变过程影响的非恒定摩阻模型,并结合特征线法给出了其数值解法,最后通过实例验证了该模型能比经典的拟恒定摩阻模型更为准确地模拟液体管道中高频瞬变流压力波的衰减和波形畸变.该模型对计算机的要求和计算耗时与经典的拟稳态摩阻模型相差不大,是一种具有良好工程应用潜力的液体管道高频瞬变分析数学模型.     

瞬变流中MIAB摩阻模型的数值模拟研究

水力瞬变现象是长距离输水系统安全运行时需要考虑的主要问题。由于传统"拟稳态"模型不能准确预测压力波的峰值以及水锤波的衰减过程,因此引入更准确的非恒定摩阻模型模拟瞬变流成为工程安全运行研究的重要内容。本文利用模型试验,通过采用恒定摩阻模型及MIAB摩阻模型进行数值模拟计算,定量分析了两种模型的模拟计算结果与实测压力值的吻合程度,对比分析模型的优劣,提出了通过改进Brunone摩阻系数k的经验公式、现场校正波速和摩阻系数f及研究长距离复杂供水系统的瞬变流动特性,以期进一步提高MIAB摩阻模型模拟计算精度。     

管道非恒定流摩阻损失研究

非恒定流计算中摩阻项不能准确描述瞬交流的真实物理现象，多年来人们一直在寻求非恒定流摩阻的精确度和计算方法。目前国内对这方面的研究比较少，为了促进该研究的进一步发展，总结了非恒定流摩阻项改进方面已取得的成果，并在此基础上提出了一些新的思路和研究方法，并获得了一些初步成果。     

珊溪水库文成供水隧洞及调压井水力过渡过程分析

对于长隧洞、低水头、小流量的供水系统，用常规的解析法求解水力过渡过程会带来较大的计算误差。为合理精确地分析计算供水系统水力过渡过程，采用一阶有限差分法非恒定流数学模型进行水力计算，这种方法能精确求解供水系统隧洞、调压井及压力管道沿程水击水力过渡的全过程，为工程设计提供科学依据。     

考虑非恒定摩阻项的水击随机分析

现有水击随机分析中均忽略摩阻项的影响,特别是摩阻项对水击压力波动过程模拟的影响。在研究水击发生条件和影响参数随机性的基础上,建立含非恒定摩阻项的水击随机数学模型。引入矩特征线法对水击过程进行数值模拟。计算结果表明,考虑非恒定摩阻项的水击随机模型不仅可计算最大水击压力,而且能模拟水击压力波动的衰减过程。     

摩阻对有压管道水力瞬变的影响

有压管道水力瞬变的正确分析，对工程安全运行影响较大。文章根据瞬变过程中水流流态的变化，采用变摩阻系数，并对阻力项采用二阶近似，提高了水力瞬变分析的精度。     

有压管道充水过程数值模拟

基于明渠非恒定流的运动方程和连续方程，采用Preissmann四点隐式差分格式，结合虚拟流量法，对有压管道充水过渡过程进行了数值仿真模拟，该充水数学模型能模拟管道从无水变为无压流，再过渡到有压流的整个水流运动过程，其中包括漫流和明满过渡流。将该模型应用于南水北调天津干线有压输水系统充水仿真计算了充水过程中出现的水力过渡现象，最不利的情况出现在已经充满后的波动阶段，结果可为具体工程的充水操作预测水锤、规避风险和加强防护提供科学的依据。     

人工糙率河床中的水力阻力问题

在高水头溢流坝、岸边明渠和泄洪洞的设计、施工中,当流速很高时明渠中水力阻力问题很突出。目前,认为明渠中均匀流的水力阻力与压力管道中的水力阻力(在水力半径相同时)之间无大差别。计算水力摩阻系数时(或计算谢才系数时)可采用同一的公式。在     

实用水力过渡过程介绍

《实用水力过渡过程》(APPlied Hydraulic Transients)是一本系统介绍水力过渡过程基本理论、数学模型,以及水电站、抽水站、核电站、输油管道工程中水力过渡过程的计算与控制的专门著作。本书反映了作者 M.H.Chaudhry博土长期理论研究与工程实践的结果,是一本用电子数字计算机分析水力过渡过程方面问题的理论性和实用性都很强的一本好书。 全书共分十二章。第一章介绍了恒定流和非恒定流。均匀流和非均匀流、瞬态流或瞬变流、稳定振荡流、液柱分离等专门术语。指出,诸如水击、油击、气击这类术语,都是指由于流量变化而引起的压力增减,应用水力瞬变这个术语描述这种现象更为广泛     

基于图论的渠网非恒定流计算分析方法

主要研究渠网信息的描述及通用非恒定流计算机程序的实现方法.基于图论提出了一种渠网信息描述和拓扑结构的计算机辨识方法,导出了通用的渠网支路非恒定流隐式差分矩阵线性方程和节点边界条件矩阵线性方程,分析了它们的数据结构,最后给出了通用的渠网非恒定流计算模型框架等.     

显式Runge-Kutta法求解明槽恒定渐变流的稳定性研究

显式Runge-Kutta法是求解明槽恒定渐变流微分方程的常用算法之一,近年来得到国内一些学者的研究和推广。研究显式Runge-Kutta法求解明槽恒定渐变流方程的稳定性可进一步夯实该算法技术推广的基础。采用多元函数泰勒公式展开明槽恒定渐变流的4阶显式Runge-Kutta方程,略去高阶微量并消去部分项后可得到误差传播方程。误差传播方程显示,用4阶显式Runge-Kutta法求解明槽恒定渐变流微分方程时,缓流流态应从下游向上游推算,急流流态从上游向下游推算,才有可能在取用足够小的计算段长时能保证计算的稳定性。通过典型计算进一步验证了该结论,该结论也可进一步推广至至一般性的显式Runge-Kutta法。     

具有捕捉激波能力的一维溃坝波及孤立波爬坡数学模型

该文基于浅水方程(SWE)和扩展的Boussinesq方程建立了一维溃坝波演变及波浪爬坡显格式数学模型,该模型能够计算不同时刻及不同地段洪水在波浪演进过程中的水深和流速等.模型采用有限体积法离散方程和应用带有四阶精度的HLL格式的近似Riemann解计算界面的通量,且能够精确的捕捉干湿界面的动边界问题,在计算中静水压力被放入源项中,摩阻项和植物拖曳力项采用隐式离散的方法来增加计算的稳定性.采用建立的数学模型对溃坝波越过三角障碍物、溃坝波爬坡及无植物和带有植物的孤立波爬坡等典型算例进行模拟,结果显示该模型具备较好的精度、守恒性、捕捉间断和模拟动边界的能力,故该模型对于溃坝水流的预测以及海岸带岸坡的设计和防护等方面具有重要的应用价值.     

基于非恒定摩阻的管道泄漏数值模拟

输水管道的泄漏事故时有发生,而传统恒定摩阻模型无法精细描述泄漏时瞬变水击压力波的畸变和衰减过程,对管道泄漏检测非常不利。基于此,该文建立了考虑非恒定摩阻的管道瞬变流模型,对比了有无泄漏时非恒定摩阻对瞬变流动规律的影响,并对不同泄漏量和不同泄漏位置时管道泄漏的流量、压力参数变化进行了研究,为瞬变泄漏检测提供了理论指导和支持。模拟结果表明,非恒定摩阻不仅会加快水击压力波的衰减,也会引起相位的改变;泄漏点的存在会引起压力信号产生畸变,且畸变程度随泄漏流量和泄漏位置的变化有所不同。     

有压管道瞬变流摩阻的数值模拟

以特征线方法为基础建立了求解有压管道水流瞬变过程的主环模型，，编制了简单有奔放这道汉动瞬变过程的分析程序，数值计算中引入了非恒定摩阻项，将这个模型有用于非恒定层流计算，得到了比较合理的结果，能反映压力波形的畸变和近壁区的以向流动，证实了模型的可行性     

水力系统模型对水电站过渡过程影响研究

根据有压管道的非恒定流方程建立了压力管道出流和人流两个断面的流量-水头压力的传递函数矩阵，推出了有压引水系统的弹性水击方程和刚性水击方程，同时还导出了水轮机的线性模型和非线性模型。基于压力管道和水轮机的模型建立了水力系统模型，该模型可以用于研究水力系统之间水力量的关系及对电站过渡过程的影响。最后对水电站几种过渡过程进行了仿真，比较了水力系统模型对过渡过程的影响，并对结果进行了分析。