水击基本方程的讨论

为了解决水击压强计算问题,必须首先建立水击计算的基本方程,针对当前部分教科书和文献中用于水击计算的连续性方程和运动方程的公式推导过程中存在的问题,本研究从理论的严谨性和正确性考虑,未引入水击波速的概念,严格从一元非恒定流的基本方程和基本假定出发,重新推导了用于水击计算的连续方程和运动方程。     

水头压力及管道特性对水击波速变化的影响

把Pearsall提出的可变波速公式引入特征线法中，对二相流的水击波速在发生水击时的变化情况进行了计算分析，研究水中含有气泡的管路在水击时管道初始水头及管道特性等敏感因素对水击波速变化的影响，指出上游水头降低、相对管壁厚增加、管材弹性模量增加都会引起水击波速变化的加剧．     

石家庄市引岗黄二期工程管道水击压力数值计算

在阀门关闭或开启的过程中,对有压管道的任一端面而言,水流运动要素随时间发生变化,形成非恒定流。这种管道阀门 的突然关闭或开启,引起流速急剧变化,同时引起压强突然增加或降低。阐述了计算水击压力的基本方程及基于特征线的数值解 法,并计算了引岗黄二期工程管道的水击发生变化过程。     

石家庄市引岗黄二期工程管道水击压力数值计算

在阀门关闭或开启的过程中，对有压管道的任一端面而言，水流运动要素随时间发生变化，形成非恒定流。这种管道阀门的突然关闭或开启，引起流速急剧变化，同时引起压强突然增加或降低。阐述了计算水击压力的基本方程及基于特征线的数值解法，并计算了引岗黄二期工程管道的水击发生变化过程。     

基于井场实测数据水击压力波波速特征分析

【目的】停泵水击压力波诊断技术用于快速定位井底裂缝进液位置，但技术关键之一的油井套管中水击压力波波速的确定仍有诸多难题。为优选现场水击波速计算方法，探讨水击波速变化规律，【方法】基于某水平页岩气井采集的19段高频停泵水击压力信号，使用反射法、倒谱法、半周期法、全周期法、傅里叶基频法及傅里叶三次谐波法等6种方法求解每段水击波速，并使用箱型图对比各方法的求解稳定性来优选求解方法；同时分析优选方法的求解结果，总结现场施工水击波速的变化规律，并基于波速相对残差法及段间波速差法，分析脱离该井波速变化规律的离群点。【结果】结果显示：对于6种波速求解方法，其结果在箱型图中离群次数分别为8、3、0、0、16和4次；对于稳定性较好的半周期、全周期及倒谱法，求解结果表明施工深度每接近井口100 m,波速降低约8 m/s;同时，波速异常段分析指出离群波速值集中在第18—20段。【结论】结果表明：最适用于水力压裂现场的波速求解方法是基于时域的半周期法、周期法和倒频域的倒谱法，其稳定性最佳；水击波速存在随施工深度减小而减小的规律，且与固井质量及固井段长相关。研究成果可为水击波速诊断技术提供波速计算的技术参考。     

泄洪洞工作闸门开启时水击数值模拟研究

泄洪洞工作闸门运行过程中有可能产生水击,目前没有受到重视。应用特征线法数值模拟青海省某水电站泄洪洞工作闸门开启时闸前水击的变化过程,结果表明:(1)工作闸门匀速开启的方式可导致泄洪洞内产生水击,水击产生于闸门开启的初始阶段,水击压强振幅呈对数规律衰减;(2)工作闸门非匀速开启方式对泄洪洞非恒定流有重要影响,闸门开启速度先慢后快的运行方式可有效减小水击压强振幅,降低闸门振动的可能性,工作闸门以适当的加速度开启时可消除水击现象,彻底避免水击引起的闸门振动,排除这种泄洪安全隐患。     

孔口出流公式作为解水击连锁方程边界条件的局限性

 论述了恒定孔口出流公式近似用作末端断面针阀控制的简单管道水击连锁方程的边界条件的局限性， 指出由此可能导致与实际情况不相符合的计算结果的原因所在，并提出了避免发生上述错误的计算方法。     

明渠流水击现象基本理论探讨

从一维明渠非恒定流基本方程组出发,采用特征线法进行数值离散,探讨了明渠流水击现象的基本理论。以南水北调中线工程总干渠某段明渠为例,计算分析了设计流量和加大流量下进、出口节制闸同时关闭时的水位最大壅高值。指出:明渠流中亦存在水击现象,这种水击可划分为直接水击和间接水击,水击的出现类型与断面水力要素及渠长有关。     

适应水击控制的多喷孔套筒式调流阀设计原理

对于管道水击,理想的水击控制多喷孔套筒式调流阀特性是使流量随开度y线性变化,这时关闭调流阀引起的水击压力升高最小。本文推导得到理想调流阀无量纲阀门流量系数τ与开度y和管路特性之间的解析计算公式,计算研究了理想调流阀水击控制的效果,提出了具体的实施方法。     

TVD格式在上游调压室水击数值模拟中的应用

为了模拟含上游调压室水电站的水力过渡过程,采用TVD格式求解水击方程,并结合调压室系统的基本方程组和给定的边界条件来模拟水击压力变化。将此方法用于工程实例,其计算所得的水头与实测水头相吻合;并将计算所得的水头与MacCormark 格式和Lax-Friedrichs格式的计算结果比较,结果表明：TVD格式能有效模拟含上游调压室的水击现象,其结果具有耗散性低,不产生虚假数值震荡,计算精度高等优点。     

ON BASIC EQUATIONS OF WATER HAMMER

ＯＮＢＡＳＩＣＥＱＵＡＴＩＯＮＳＯＦＷＡＴＥＲＨＡＭＭＥＲ￥ＹａｎｇＪｉａｎ－ｄｏｎｇ，ＷｕＲｏｎｇ－ｑｉａｏ（ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎ...     

内置软管的管道水锤波速理论计算公式

内置软管或软条是水锤模型实验中降低水锤波速的有效措施之一,然而目前没有相应的理论计算公式,具体波速只能通过实验测定.本文应用弹性力学理论,导出内置软管的水平管道水锤波速公式,并通过理论分析和与模型实验以及有限元计算的对比,验证了计算公式的可靠性,最后对影响水锤波速的因素进行了敏感性分析,结果表明软管的弹性模量和尺寸等参数对水锤波速的影响较大,而软管泊松比、初始水压力和软管内充气压强的影响相对较小,并且软管弹性模量越小、外径越大则管道水锤波速越小.在尺寸相同的条件下,内置含钢线软管是降低水锤波速的最优方案.     

输水管道含沙水锤模型及特性研究

水锤现象的准确描述对于长距离供水工程安全稳定运行有着至关重要的影响,但传统的水锤模型缺乏对于输水管道含沙水锤的深入探讨与分析。本文基于费祥俊阻力模型定义了管路当量摩阻,借鉴韩文亮浆体水锤波速公式推导了非均质流含沙水锤特征线方程,采用特征线法计算得到了不同泥沙颗粒参数下RPV系统的关阀水锤压力,并与清水水锤计算压力对比。结果表明：清水水锤数值计算瞬态压力与实验数据较为吻合;含沙水锤压力增量与含沙量呈正相关而与颗粒直径无关,含沙量100 kg/m³时最大水锤压力为77.91 m,较清水计算结果高出7.71%;由当量摩阻换算得到的管路糙率与含沙量和颗粒直径呈正相关,与初始流速呈负相关。相关研究成果为高含沙流域长距离供水工程安全运行与水锤防护提供了参考。     

考虑含气量变化的浆体水击基本方程

压力波的传播速度是影响液-固两相流浆体水击压强的主要因素，而波速与管道的材料和流体的成分密切相关。本文分析了含气量对浆体水击的影响，提出了考虑含气量的浆体水击波速公式，在此基础上推导了考虑含气量变化的液-固两相流浆体水击的基本方程。     

制气式调压室在带有长尾水隧洞的水电站中的应用

制气式调压室与常规开敞式调压室相比在不影响其削减水锤压力能力的同时，能有效地减缓调压室内的水位波动。为研究制气式调压室的运行机制，运用空气动力学原理，结合管道水锤方程、调压室波动方程，建立了制气式调压室的仿真数学模型。以西南地区带有尾水调压室的某大型水电站为例进行制气式和常规开敞式两种调压室方案的比较计算，计算结果表明，采用制气式调压室可使蜗壳出口最低负压并没有显著变化的同时提高调压室的最低水位，从而减小工程量，节约投资。并由于采用制气式调压室后调压室内水位波动衰减加快，对系统的稳定运行更为有利。     

两相流水击模型对输送防护措施效果的计算分析

本文针对固液两相流的特点，建立了水击计算的运动方程及连续方程，并采用新方程对矿山常采用的容积泵输送中使用的储气罐、泄压阀、缓闭逆止阀等减缓水击压力的防护措施进行了计算分析，得出储气罐、泄压阀减压效果最好的结论。     

先导活塞式泄压阀的运动规律

先导活塞式泄压阀是一种新型的防水击危害的安全阀,但理论研究尚不成熟。本文系统地考虑了影响先导活塞式泄压阀运动的各方面因素,包括水压力、运动部件的重力、弹簧力、活塞环摩阻力和渗漏等,基于结构运动力学和水力学原理,得到了主阀启闭速度与液压传动系统流量的函数关系,建立了描述主阀启闭速度与时间关系的运动方程。然后,通过对主阀关闭运动方程的解析,修正了现有活塞渗漏流量的计算公式,提出了合理选择活塞直径与主阀瓣直径以减小水压变化对关闭过程影响的方法,进而解析得出主阀关闭速度、行程、关闭时间的计算公式。最后,通过数值实例检验了解析式的准确性,并计算分析了一些关键参数对泄压阀开启和关闭的影响。本文主阀运动规律也适用于活塞式压力波动预止阀。     

采用纵向翼形管模拟水击波速

在水击模型实验中，采用纵向翼形管是模拟水击波速的有效途径之一。为了便于确定翼缘长度，满足模型设计，本文应用结构力学方法和平面有限元方法研究了翼级长度，管壁厚度，管道半径，管材的弹模等关键参数对水击波速的影响，揭示了该结构型式的管道在内水压力作用下变形量与水击波速间的内丰规律，并将理论计算与实验结果进行了对比，两者十分吻合。     

超长倒虹吸出口明满流仿真闸门动态边界设置方法

鄂北调水工程中的孟楼-七方倒虹吸长达72 km,其闸门调控下的出口边界设置对倒虹吸管内水力响应过程有显著影响.超长倒虹吸出口闸门处于有压段与明渠段的交界处,属于长有压管道闸孔淹没出流,具有高度耦合、非线性化的特点.常用的有压隧洞泄流公式未考虑倒虹吸内的非恒定流运动,不适于作为长倒虹吸出口边界,Henry公式能够合理反映...