基于水击波波形的波速反演方法试验研究

基于水击压力波的压裂诊断技术可用于快速判别裂缝位置，进而用于压裂工艺优选与施工参数优化。水击波波速是水击压力波诊断的关键参数，波速计算的读取方法对波速的准确性产生较大影响。为了精确计算水击波波速、减小波速变化引起的裂缝深度计算误差，搭建水击压力波试验系统，开展水平管路中压力波波速试验。使用4种方法计算压力波波速：描点读取压力突变点法、小波分解结合互相关函数法、描点读取水击周期法、基于频谱分析的水击周期法。以平均值、标准差及变异系数为指标，分析4种方法波速计算的数值结果与稳定性。在该试验中，针对10 kHz的采样频率，使用小波分解结合互相关函数法时优选出最优小波基函数为db4小波，最优分解层数为10层。使用双传感器计算的方法(描点读取压力突变点法与小波分解结合互相关函数法)得到的压力波波速高于单传感器计算得到的方法(描点读取水击周期法与基于频谱分析的水击周期法)。结果表明：双传感器法得到的波速范围为959.08 m/s至1111.11 m/s;单传感器法得到的波速范围为619.98 m/s至859.98 m/s。小波分解结合互相关函数方法在数据稳定性方面效果最好，可重复性最强；采用频谱分...     

地下电站尾水系统水力过渡过程计算

该文采用四阶龙格——库塔法与特征线法对尾水调压室和管道水击进行了联合计算求解，确定了简单式和阻抗式尾水调压室的涌波过程和管道水击的变化情况，其处理方法和计算结果可供应用参考。     

水电站管道水击计算的自适应网格法

中首次将自适应网络方法应用于水电站管道水击计算中，通过与水击的特征线法计算结果相比较，其结果更加真实合理，研究表明，这种新的研究方法对整个模拟区域间断的捕捉具有良好的适应性，提高了数值计算的精度。     

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．     

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。     

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。     

调压室阻抗对水击压力的影响

针对阻抗式调压室不能完全反射水电站压力钢管传来的水击波的实际特性．导出了阻抗式调压室的阻抗系数和该处水击波透射系数之间的关系;以水击计算的特征线法为基础,提出了考虑调压室对水击波不完全反射时的水击压强计算方法;实例对比说明,设置阻抗式调压室时,不仅阀门处的水击压力比用常规方法计算的值高,而且引水隧洞也承受着一定的水击压力。     

固液两相流不稳定流方程及水击压力的计算

本文根据固液两相流的特点，推求了固液两相流不稳定流的连续方程和运动方程．并进而采用特征线法求出了计算水击压力的差分方程。在固体物料长距离输送的管道的水击计算中．不仅考虑了固液两相流的特征．而且也考虑了长距离管道摩阻大、初始压力大，水击压力波衰减及充装效应显著等特点．提高了计算精度。     

水击流固耦合的判断准则探索

水击理论在进行水击计算时忽略管道结构的动态特性对水击压力的影响。这种忽略对于受很大约束的管道系统的水击计算是可行。但对于实际应用中最大量使用的弱约束管道系统，管道结构的运动和变形可能会对水击压力产生很大的影响。根据管道结构的运动和变形对水击压力的影响进行了研究，阐明了管道有压流系统中流体-结构相互作用的机理，论述了摩擦耦合、泊板耦合，接合部耦合和泊松接合部耦合4种形式，通过典型算例分别研究了管道的轴向运动、弯曲和扭转对水击压力的影响。发现轴向运动对水击压力的影响最大，而管道的弯曲和扭转对水击压力的影响较小。     

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.     

高压水除鳞系统中蓄势器对水击防护的特性分析

针对高压水除鳞系统水击现象,基于特征线法,建立了高压水除鳞系统水击计算的通用数学模型。通过实例,对系统中蓄势器在不同位置对水击的防护特性进行了模拟仿真计算,得到了有无加装蓄势器以及蓄势器安装在不同位置时对水击防护的差异性。分析结果表明:安装蓄势器,并不一定能完全达到防护水击的理想效果。蓄势器的安装位置越靠近管道上游处,则对水击的防护特性越差;相反,越靠近下游处,则对水击的防护特性越好,这将对系统的工程设计具有极其重要的指导意义。     

水击压力对泄洪输水隧洞结构配筋的影响

水工隧洞设计时，通常将水流势能作为计算依据，常常忽略了水流动能在闸门关闭时形成的水击压力对隧洞结构配筋的影响。以某水库正常蓄水位工况下泄洪为例，计算不同闸门关闭时间产生的水击压力，从而分析得出水击压力对泄洪输水隧洞配筋影响。     

基于考虑含气量变化浆体水击模型的复合管道水击数值计算

作者在提出了考虑含气量变化的同液两相流浆体水击基本方程的基础上,建立了考虑含气量变化的浆体水击模型。运用该模型对某电厂除灰系统管道进行了水击数值计算,根据计算结果提出了合理的建议,该建议已被采纳和应用。同时将计算结果与原有清水水击模型和浆体水击模型的计算结果进行比较,结果表明：该水击计算模型在进行同液两相流水击计算时精度高,可用于工程计算。     

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。     

特征线法在简单管道水击计算中的程序编制与应用

在一维非恒定流方程组的基础上进行变形求解并基于求解管道水击的矩形网格法及其算法原理,研究了如何使用特征线法求解水击,并用Matlab6.5语言编制了相应的计算程序,在Matlab上调试通过,并结合某简单管道阀门瞬间线形关闭所产生的水击进行了应用与验算,所得结果证明此法值得以后推广应用。     

有关水电站小开度甩负荷工况水击压力骤升问题的探讨

在引水发电系统中，为了找出机组负荷变化所产生的水击压力最大升高值，一般要进行水力机械过渡过程计算。用以指导机组和压力管道设计。通过若干座水电站的水力过渡过程计算机仿真计算实践，论证了在小开度甩负荷工况、高水头电站发生第1相水击时，会出现水击压力随导叶初始开度减小而增大现象的原因和理论依据。提出了解决在小开度甩负荷工况下水击压力骤升的措施。     

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。     

水击穿室系数的主要影响因素分析

针对水库调压室阀门引水系统,用特征线法计算分析了不同阻抗孔面积和引水隧洞面积情况下阀门端水击压力上升率和水击穿室系数的变化规律.通过对实例进行对比,说明阻抗式调压室不能完全反射水击波,阻抗孔面积和引水隧洞面积对水击压力、水击穿室系数影响较大,应加以考虑.     

南水北调中线天津段泵站输水方案水击等效管计算方法

通过研究了解水击条件下k条特性相同管道并联的等效计算模型，在特征线法的基础上，导出了用一条等效管代替并联管道的等效模型：等效管的直径和沿程阻力系数分别是实际管道直径和沿程阻力系数的√k倍，等效管的长度和水击波速等于任一实际管道的水击波速和长度；等效泵的机组惯性时间常数、扬程、出口阀门特性与实际泵相同，等效泵的Suter变换流量、力矩特性与实际泵相同，但等效泵的流量等于并联各泵流量之和。     

永嘉县西向供水原水输送工程调压井水击分析

永嘉县西向供水原水输送工程具有线路长、水头低、流量小的特点，在不设置调压井情况下，输水系统发生直接水击，出现负压和较高水击压力，不满足规范要求；设置合理断面尺寸的调压井后，输水系统沿线的压力分布较均匀，与稳态水位比较，压力最大上升和下降值均不大，沿线洞管均无出现负压，能较好满足规范要求。在水力计算方法上，采用了一阶有限差分法非恒定流数学模型进行计算，可以较合理精确地分析计算输水系统水击情况。