考虑动态摩阻的水柱分离弥合水锤Godunov模型

长距离输水管道水力瞬变过程中水体压强达到汽化压强时,将会发生水柱分离现象,水柱弥合将产生异常高压,导致管路振动、变形甚至爆管事故。已有的水柱分离弥合水锤数学模型主要采用特征线法(Method of characteristics, MOC)计算,并且很少考虑动态摩阻引起的能量衰减。为提高水柱分离弥合水锤现象的计算精确度和稳定性,基于有限体积法二阶Godunov格式,建立了考虑动态摩阻的离散气体空穴模型(Discrete gas cavity model, DGCM)。为实现管道边界和内部单元的统一计算,提出虚拟边界的处理方法。将该模型模拟结果与实验数据以及已有的稳态摩阻模型的计算结果进行比较,并对网格数、压力修正系数等参数敏感性进行分析。结果表明,本模型能够准确模拟出纯水锤、水柱分离弥合水锤两种情况下瞬变压力,与实验数据基本一致;考虑动态摩阻的瞬态压力计算值与实验数据更吻合;与MOC相比,当库朗数小于1.0时,有限体积法二阶Godunov模型计算结果更准确、更稳定;尤其是,压力修正系数取值0.9及较密网格时数学模型能更为准确地再现实验结果。     

一维单相流管路水锤现象的数值模拟

作者根据管路水锤现象的物理特性,依据不同边界条件建立了边界组件数学模型,采用特征线法编写了计算程序模拟管路水锤现象。计算结果表明采用特征线法可较精确描述压力波的传递过程且在计算中不会导致数值误差。     

单片机在泵站液压控制蝶阀上的应用

为了防止高扬程输水泵站中水锤的产生,采用8031芯片利用PID控制器、高精度智能传感器及其外围设备设计出一种智能型的泵站液控蝶阀系统．该设计可使电机转速与管道压力达到动态平衡,既防止了水锤的产生,又保护了设备的安全璀试运行中,该系统比较好地解决了水锤问题,设备的可靠性有了大幅度地提高,且人工调试简单,能适应各种扬程的输水泵站,可与泵站的自动控制系统相互兼容;但设备各部件投资较大,对部件的可靠性及抗电磁干扰性要求比较高,需要在今后进一步完善．     

长管道泵系统中空气阀的水锤防护特性模拟

针对长距离供水系统的特点,运用水锤理论和特征线方法,对不同管路系统进行水锤防护计算分析,并以广东省大亚湾供水系统为对象,重点对采用空气阀作为事故停泵水力过渡过程防护的可行性进行了分析与论证.计算结果表明,在特定条件下空气阀也能较好地抑制液柱分离的发生并有效地进行水锤防护.     

Numerical Simulation for Two-Phase Water Hammer Flows in Pipe by Quasi-Two-Dimensional Model

The features of a quasi-two-dimensional (quasi-2D) model for simulating two-phase water hammer flows with vaporous cavity in a pipe are investigated. The quasi-2D model with discrete vaporous cavity in the pipe is proposed in this paper. This model uses the quasi-2D model for pure liquid zone and one-dimensional (1D) discrete vapor cavity model for vaporous cavity zone. The quasi-2D model solves two-dimensional equations for both axial and radial velocities and 1D equations for both pressure head and discharge by the method of characteristics. The 1D discrete vapor cavity model is used to simulate the vaporous cavity occurred when the pressure in the local pipe is lower than the vapor pressure of the liquid. The proposed model is used to simulate two-phase water flows caused by the rapid downstream valve closure in a reservoir-pipe-valve system. The results obtained by the proposed model are compared with those by the corresponding 1D model and the experimental ones provided by the literature, respectively. The comparison shows that the maximum pressure heads simulated by the proposed model are more accurate than those by the corresponding 1D model.     

自动喷水灭火系统设计中的几个问题及解决方法

根据实际工程中的一些经验、教训,对在自动喷水灭火系统设计中常出现的喷头、安全阀、水锤、过滤器、流量检测装置及管道设置等几个问题进行探讨,并提出相应的解决办法.     

长距离压力输水工程水锤防护研究

水锤是影响长距离压力输水工程安全运行的一个极为重要的因素.针对长距离压力输水工程特点,采用水锤计算的特征线法,对两座长距离压力输水工程的水锤防护措施进行了分析.优化了一长距离有压重力输水工程防护水锤的蝶阀关闭过程.提出了空气阀组概念,水锤分析表明,采用空气阀组和两阶段关闭蝶阀联合作用可有效地防护长距离加压输水工程中水锤危害.     

抽水蓄能电站水力瞬变的有限体积法建模模拟

针对抽水蓄能电站管道内水力瞬变问题,采用二阶有限体积法(Finite Volume Method, FVM)Godunov格式进行数值建模和模拟。首先根据有限体积法将数学模型的控制方程进行离散,采用Riemann求解器进行通量计算。为了得到二阶精度的Godunov格式,避免数据重构时产生虚假振荡,引入并分析比较了3种不同的斜率限制器。机组全特性曲线采用改进的Suter变换,在边界处加入虚拟边界,并与机组边界控制方程相结合,实现了管道内部控制体与边界处计算的统一性。将本研究所建数学模型计算结果与传统特征线法(Method of Characteristics, MOC)计算结果、实测值进行对比,并分析了相关参数的敏感性。结果表明：在库朗数等于1时,二阶FVM与MOC计算结果相同,当库朗数小于1时,FVM计算结果比MOC更准确、更稳定;针对抽蓄机组甩负荷过程,二阶FVM的机组转速计算值与实测值基本吻合,且比MOC计算结果更接近实测值;在抽水蓄能电站水力瞬变计算中,MOC需要对不同特性的管道内水锤波速进行调整,不仅增加计算复杂性,也会产生计算误差;而FVM只需降低库朗数,计算简单方便,且精度...     

后湾水库灌区总干二级泵站机组选型分析

灌区运行要求泵站既能满足正常情况供水 ,又能满足向调节水库储水和从调节水库提水灌溉 .设计中应用系统功能理论对泵站的基本功能进行了定义、整理 ,分析了实现泵站功能的多种途径 ,选择了合理的机组方案 .     

污水泵站系统的节能机理及控制策略

城市污水排放系统通常采用梯级提升排放方式，泵站存在着机组排水扬程多变、恒速运行、深井
泵水及机组起停容量无选择性等不合理运行工况，从而直接导致了机泵运行效率低、泵水耗能大、综合节
电效果差等一系列问题。从降低机泵排水扬程、提高机泵效率及优化运行机泵组合等方面分析了污水泵站
系统的节能降耗机理，并给出了相关的节能计算式。在此基础上，提出了目标水位（最佳扬程）下调速排
污运行的高效、节能控制方式以及工程实现的优化控制方案，可实现系统耗能最小和污水溢出污染最少的
控制目标。系统控制策略易于实现，构成系统装置便于现场改造施工。排水管网系统局部泵站运行试验结
果表明，分析所得结论及计算结果与实际测试结果基本相符，可以获得良好的经济效益和社会效益。     

缓闭式空气阀水锤防护效果研究（“研究生论坛”稿件）

为了研究缓闭式空气阀的水锤防护效果,在传统空气阀数学模型的基础上,根据缓闭式空气阀的工作原理,运用水锤理论和特征线方法,建立了缓闭式空气阀的数学模型,并给出了其求解方法。通过算例计算,比较了缓闭式空气阀与传统空气阀的防护效果差异,分析了影响缓闭式空气阀防护效果的各项因素,并给出了各项影响因素的最优值。计算结果表明,缓闭式空气阀能有效地防护负压、降低水锤正压,其防护效果与节流板位置变化的临界压力以及节流板孔口和空气阀孔口的面积比有关。研究成果为缓闭式空气阀的设计和运行管理等提供了科学依据。     

一种基于同频共享的移动通信系统扩容方法

为了提高移动通信系统的容量,同时考虑到未来GSM与WCDMA系统将长期并存的因素,提出了两种系统共享频段的扩容方法。在发送端,通过扩频码对GSM信号进行直接序列扩频,使其多址方式由TDMA变换为CD-MA/TDMA,然后与WCDMA信号在空间同频传输,这样就可以解决两个系统在接口的兼容问题;在接收端,使用相同的扩频码对CDMA/TDMA信号进行解扩,使其多址方式由CDMA/TDMA还原为TDMA,由此可以将GSM与WCDMA两种信号进行分离。分析结果表明,本方法可使系统总容量扩大两倍。     

气压式调压室的应用研究

压力水系统中设置气压式调压室是防护水锤事故的、新的、经济有效的措施. 对水泵扬水的长距离压力输水系统中设置新型气压式调压室,建立了实验模型和相应的数学模型;进行了理论分析研究、数值模拟和实验研究;通过实验,验证了数值模拟的数学模型和计算程序,为电站和泵站的优化设计提供了应用气压式调压室的理论依据和计算水泵断电后气压式调压室中水位波动的计算软件.     

带虹吸式出水流道轴流泵站起动水力过渡过程研究

应用空气动力学的原理,建立了泵站最大起动扬程计算的数学模型.通过与试验结果的比较,起动过程中的水泵扬程、流量以及流道内空气压力等参数的计算结果与试验基本吻合,表明文章提出的计算方法是正确的.同时,所提出的结论和建议为我国泵站工程的优化设计和经济运行具有一定的指导意义.     

泵站供水系统水锤防护措施优化

为确保泵站供水系统的安全运行,通过对供水系统水锤防护措施的多方案分析研究,优选了溢流式调压塔．调压塔紧邻泵站布置,有利于消减水泵开停机产生的水锤压力,供水系统运行安全可靠．泵站工程运行实践验证了水锤防护设计方案的合理性．     

单变频器循环控制在水厂恒压供水中的应用

针对水厂传统供水系统存在的问题,在总结两种普通变频调速恒压供水控制方案的基础上提出了利用一台变频器循环控制多台水泵的恒压供水解决方案。该方案初期资金投入少,可实现水泵的软启动,避免水锤现象,有效地延长水泵的使用寿命,并使各水泵长期的工作总时间大致相同。     

基于视觉评价模型的色域匹配算法

针对跨设备再现色彩时色域不匹配的问题,提出一种符合视觉感知的色域匹配算法．首先基于色域匹配的主观评价定义了一种视觉评价模型,并验证了它与主观评价结果的一致性;然后以该模型为指导,考虑图像的色彩和空间统计特征,采取分治策略并构造匹配融合模型实现色域映射．实验表明该算法获得的图像匹配结果较传统算法在颜色相似度和细节保持方面均有明显的提高．     

MIMO-OFDM网络中功率控制与波束赋形联合优化

针对多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统,提出了功率控制与波束赋形的联合优化算法,采用更加符合实际系统的干扰模型,将节能问题建模为功率控制与波束赋形的联合优化问题.为了求解上述非凸问题,基于上下行对偶原理和标准干扰函数理论,提出一种两阶段解决方案,并给出相应的理论证明该方案的收敛性.仿真结果表明,所提算法在多天线场景下相对于现有算法有更快的收敛速率,与传统的波束赋形方案相比,具有更低的能耗.     

水下两相冲压喷射发动机性能的数值模拟研究

为了对水下两相冲压喷射发动机的性能进行理论研究,分别对扩张段、混合腔及喷管进行分析并建立了物理模型.基于双流体模型,采用变步长的Runge-Kutta法进行了喷管内泡状流计算.综合各部分计算结果求得发动机推力与推进效率.重点研究了混合腔与入口面积比(Am/Ai)、发动机入口面积(Ai)、通气量、航行速度及初始气泡半径对发动机推力及效率的影响.计算结果表明:发动机推力和效率均随着面积比Am/Ai的增大而增大;当Am/Ai保持不变时,推力和效率随入口面积Ai的增大而增大;推力随着通气量、航行速度的增大而增大,效率却随其增大而减小;气泡初始半径增大时,发动机推力及效率同时减小.这将为两相冲压喷射发动机设计提供一定依据.     

大型集中空调循环水系统停泵水锤成因分析及防护

从停泵时回水和供水对水泵及止回阀造成的压力脉冲角度,分析了空调循环系统水锤产生的过程和原因,指出了大型空调水系统水锤的严重危害,给出了水锤压力估算的基本方法,并从设计和运行等方面介绍了防治和消除水锤现象的措施．