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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

明渠结合有压管调水系统的水力瞬变计算

研究了明渠结合有压管调水系统水力瞬变的数值模拟，采用明渠非恒定流基本方程同时描述明渠的非恒定流和管道的有压汉，对有压流动采用了窄缝法求解，此外，研究了用非恒定流计算方法求解恒定流动，并提出了保证数值计算收敛的措施和方法，作为应用，模拟计算了正在修建的东深供水改造工程的恒定流和水力瞬为流。     

考虑动态摩阻的管道泄漏水力瞬变数值模拟

为了提高管道系统泄漏的模拟和判断精度,将瞬态加速类(Brunone模型)和加权函数类(Zielke模型和Vardy模型)两类动态摩阻模型用于水力瞬变泄漏建模和模拟,并将计算结果与已有的试验数据、模拟结果进行对比分析.结果表明:与传统摩阻模型和存在简化误差的Brunone模型相比,Zielke模型和Vardy模型能更加精...     

输配水管道沿程水头损失计算方法探讨

输配水管道是城市供水系统的重要组成部分,管道沿程水头损失计算又是输配水管道设计的核心.探讨了常用水头损失计算公式的适用范围及公式中参数的选择.水力计算应根据不同的水流流态采用与之适应的计算公式,并选取对应的水力计算参数,使水力计算成果准确可靠.     

基于多尺度卷积神经网络的管道泄漏检测模型研究

如何有效检测管道泄漏是节水型社会建设迫切需要解决的关键和热点问题之一。近年来基于深度学习的管道泄漏检测方法发展迅速,本文针对传统单尺度卷积神经网络对泄漏特征提取不充分的问题,提出一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS1DCNN)的管道系统泄漏检测模型。该方法利用多个不同卷积尺度的卷积通路并行提取管道泄漏的特征并进行泄漏信息的分类预测。基于经典的管道系统布置,利用瞬变流模型生成管道泄漏工况下的三个水压数据集对模型进行验证,三个数据集分别用于预测管道的泄漏位置、泄漏量和非恒定摩阻系数,对应样本数为39601、3980、4900,并将预测结果与其他深度学习方法和传统的机器学习方法进行对比分析。结果表明：MS1DCNN模型对数据集样本下泄漏位置、泄漏量、非恒定摩阻系数的分类准确率达到99.96%、98.48%、100%,三者平均预测精度比传统一维卷积神经网络(1DCNN)、BP神经网络、支持向量机(SVM)和k近邻算法(KNN)提高0.31%、2%、1.27%、22.8%;MS1DCNN在信噪比为-4～12 dB的噪声环境下各数据集的平均F₁分数分别为99.2%、97.02...     

黏弹性输水管道中含气瞬变流压力衰减分析

基于瞬变流理论对管道漏失、堵塞等进行检测是国内外管道故障辨识的热点和前沿,但在黏弹性输水管道中由于空气的存在将影响该技术的推广应用,因此有必要对黏弹性管道中的含气瞬变流及其压力衰减畸变过程进行分析。本文首先通过装置实验验证了用含气率(α)修正波速的一维瞬变流模型的有效性,其次基于模型通过能量和傅里叶分析研究管壁摩擦和黏弹性对含气瞬变流压力衰减的影响,最后针对应用背景提出模型参数校核的建议。研究表明:当α≤2.37%时,由管壁摩擦引起的压力衰减速率随着α和管径壁厚比的增加而增大,而由黏弹性效应引起的压力衰减速率则相反,但两者都会随着管长的增加而变小;在对模型进行参数校核时,建议当1%≤α≤2.37%时,不必对黏弹性参数进行校核。     

瞬变流动中水力摩损的影响研究

本文从水力摩损影响作用的仿真试验和理论解析方法入手，明确了瞬变管流自阀门侧大段管线水压力升高现象，分析了水力摩损对瞬变流动的影响机理．在此基础上，又讨论了表征水力摩损影响强度的单位长度水力摩损相对值的计算和使用方法．最后给出一个水力摩损关于大瞬变流动的影响作用的工程实例     

基于FVS法的气液两相瞬变流计算及特性研究

本文研究了求解气液两相瞬变流方程的方法———矢通量分裂 (FVS)法 ,将控制方程中的矢通量按照矢量雅可比矩阵分裂为两个亚矢通量并建立了稳定的差分格式 ,该方法能自动准确地捕捉到两相瞬变流中的激波。该方法计算数据与实验数据对比 ,能很好的吻合。本文还讨论了初始空穴率 α0 ,气体释放系数Ck对压力p ,波速a ,空穴率α的影响     

管流与明渠层流的总流机械能方程及机械能损失计算

管流与明渠流同属流体力学中的内流,其总流机械能方程在水力学中称为总流能量方程。现有水力学中的总流能量方程是以理想不可压缩液体的伯努利方程为基础得到的,无法得到总流机械能损失的表达式。该文作者曾直接从黏性不可压缩流体运动的控制方程出发分别得到了管流及明渠流的总流机械能方程,解决了以上问题。考虑到层流条件下明渠流自由表面的变形特点,该文在前述工作基础上,将管流及明渠流在层流条件下的总流机械能方程进行了统一,同时还分别计算了管流(圆管、不同长短半轴比的椭圆管、不同宽高比的矩形管和不同内外径比圆环管)及明渠流(不同宽深比的矩形明渠)在层流条件下的总流机械能损失系数。结果表明:在同一雷诺数条件下,圆管层流的总流机械能损失系数比椭圆管层流、矩形管层流、圆环管层流及较大宽深比的矩形明渠层流的机械能损失系数要小。     

水电站长输水道管流气泡动力特性研究

本文以水电站瞬变过程中调压室漏空压力钢管中的气液两相流作为研究对象，在模型实验的基础上，探讨了气泡对管道水压变化的影响及其数学描述.由流动的连续性，导出了瞬变过程中计算调压室进气流量的公式；引入了气团质点的新概念，将每一时间步长内进入压力管道的空气视为一个质点；发展了用拉格朗日研究固体质点运动的方法研究气团质点在管道中运动的原理和方法；研究了采用Wylie的自由气体——离散模型计算瞬变压力变化过程.数值计算和模型实验数据的对比表明，本文所发展的数学模型能够较好地描述调压室漏空压力钢管中气液两相流的压力变化过程.     

分析介质顺序输送管流水力瞬变的特征线法

研究了管道内介质顺序输送的水力瞬变过程，改进了分析介质顺序输送水力瞬变的特征线法，模拟计算结果和管道介质顺序输送的试验结果相符。     

上游并联双调压室水电站瞬变流特性分析

由于长引水式水电站受地质地形条件、工程施工条件和系统运行稳定性等因素限制,为保证其安全运行,设置并联双调压室。通过建立调压室上游侧各支路阀门瞬变流水力特性的分析模型,以及考虑并联调压室水力特性的稳定性分析模型,深入分析了系统特殊的爆管瞬变流过程和水力振动特性。结果表明:在对应不同的爆管口直径同一爆管点位置,蝶阀至调压室之间管段最大瞬时流量为额定流量的1.14~2.21倍。随着爆管口直径的加大,不同特征管段的最大瞬时流量增大。考虑同一爆管口直径对应不同的爆管点位置,蝶阀至调压室之间管段最大瞬时流量为额定流量的1.25~1.67倍。随着爆管点和调压室距离增大,不同特征管段的最大瞬时流量增大。在任一支路爆管等不利情况下,通过相应支路阀门的控制可以降低复杂的瞬变流过程对另一正常运行支路的影响。研究所得水力—机械系统特征值分析成果对揭示引水系统水力振动特性具有参考价值。     

解析裂隙含水层非稳定井流问题

本文通过坐标轴的旋转、压缩和再旋转变换，推导出了有越流裂隙含水层地下水三维非稳定井流问题的解析解。该解是Ｔｈｅｉｓ解、Ｈａｎｔｕｓｈ和Ｗａｙ所给的径向各向异性含水层非稳定流解的进一步推广。     

明渠时差法流量计流量计算方法分析研究

目前国内外对明渠时差法流量计流量计算方法研究较少,对时差法流量计流量计算方法进行系统完整的研究,从时差法测验原理、理论标定系数k1的计算方法、水道断面面积的计算方法、现场标定系数k2的计算方法,详细阐述了明渠时差法流量计流量计算方法,提出了线性插值计算理论标定系数k1的方法。以南水北调输水断面运河站为例采用线性插值计算理论标定系数k1的方法,进行时差法流量计流量计算,计算结果与流速仪法对比显示两者一致性较好,误差可控。进而为工程技术人员提供参考;为国产化时差测流装置提供重要技术支撑;为我国重点通航河道和低流速实时在线流量监测提供技术保障。