分段低压输水系统水力振荡特性 分析方法探讨

对现有的分段低压输水系统水力振荡特性分析方法进行了探讨比较,并分析了各种方法的优 缺点。经比较分析可知:传统的特征线法和隐格式法主要用于系统水力振荡的时域分析;U形管模型 法只考虑了水体的刚性,而忽略了水体弹性;压力管道内水体采用精确模型只适用于系统的频域分 析。采用基于水力振动理论的压力管道线弹性模型,是用于分段低压输水系统水力振荡特性分析的新 的研究方法,该方法可对系统同时进行时域分析和频域分析,而且能够较准确地反映压力管道内水体 的高阶振荡特性,相比其他方法更具优越性。     

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。     

水电站小波动稳定性分析方法的研究

在传统的小波动稳定分析方法的基础卜，给出基于水力振动理论、考虑水体弹性和机组动态特性的小波动稳定分析方法．结合某实际电站的基本资料，分别在考虑水体弹性和不考虑水体弹性情况下，采用不同的计算方法，研究其小波动稳定性，并进行了比较分析．     

有压管道充水过程水力特性三维数值模拟

运用Fluent软件建立三维模型,对某调水工程中的一段有压管道充水过程的水力特性进行三维数值模拟计算,采用PISO算法分析了管道充水过程中气体压力、水力要素及两相流流态变化情况。结果表明:充水流量的大小会导致管内气体压力的强烈变化;气体压力变化又会影响进口流速。在水体流到管道后部管壁之前,流线均匀,流态较好;之后气液两相彼此相间,流线错综复杂,流态紊乱,湍流能量较强。建议以"小流量充水原则"对类似输水管道进行试充水操作。     

90°圆形弯管三维紊流数值模拟

采用κ-ε紊流模型对90°有压圆形弯管过流的水力特性进行数值模拟计算,得到了管道内压力、速度以及流线分布等值线图,根据能量方程对模拟计算结果进行验证显示二者吻合良好.研究表明,本模拟计算方法对有压管道的计算有较高的精度,可以成为有压管道水力特性研究的重要手段.     

迷宫滴头水力特性非定常数值模拟研究

应用非定常模型对迷宫滴头三维非定常流动进行了模拟。基于标准k-ε湍流模型和VOF多相流模型,得到了流道内的速度、压力分布及滴头的水力特性,分析了水滴从形成到滴落的全过程。结果表明非定常模型计算值与实测数据吻合良好,其精度高于定常模型计算结果。     

大型渡槽流固动力耦合效应试验研究

以南水北调工程穿黄箱形渡槽为研究对象,采用大比尺水弹性振动渡槽模型在水平振动台上进行试验,研究了地震作用下和谐激励下水体与槽体相互作用效应和机理,并将试验结果和Housner模型计算结果进行了对比分析.结果表明流固耦合作用对渡槽结构的动力特性、振动位移和动应力响应以及槽内水体的动水压力特性有很大影响,弹性槽壁上的动水压力远大于刚性槽壁上的动水压力.试验条件下,由槽内水体晃动产生的动水压力很小.基于研究结果最后对Housner模型在抗震分析中的应用提出了修正建议.     

供水管线渗漏水力分析

基于供水管网水力计算理论，建立了以渗漏强度对管线压力的主要影响因素的渗漏状态下管道水力计算模型。应用该模型，可以得到正常与渗漏两种状态下的压力差值的数学表达式与其变化规律，据此可根据压力变化判据渗漏和进行定位。通过模拟计算，介绍了压力变化作为渗漏发生有效判据和初步定位的方法。     

自动喷水灭火系统管道流速选择探讨

自动喷水灭火系统管道流速是管道水力特性和系统经济性的主要影响因素之一.通过定性分析和水力计算分析,提出管道流速选择原则.除遵守相关规范规定外,最不利点处作用面积内管道流速的选择应进行管道水力特性和系统经济性分析,其余管道流速的选择时应进行经济性分析.     

渗漏供水管网水力特性研究

为研究不同渗漏程度及渗漏形式供水管网的水力特性,基于水力学理论,构建了管道渗漏模型。鉴于自动喷水灭火系统中喷头洒水与管道渗漏的水力特性相似,采用不同孔径喷头的实测出流系数论证了模型的可靠性。为确定破损管道的渗漏面积,根据汶川地震后收集的管网震损资料,将管道的破损形式分为5类并给出了渗漏面积的计算方法。通过引入并修改短管出流模型,利用EPANET软件实现了管网中存在不同程度渗漏及爆管的水力模拟。     

长有压输水系统水电站水力振动特性分析

结合长引水式水电站运行过程中经常发生并会造成破坏的水力振动问题,特别针对长有压输水系统的水力振动进行数值计算分析,提出了水力振动分析阶数的选择方法,结合模型试验及试验成果的功率谱分析,进一步研究探讨长有压输水系统的频率特性。数值分析和试验研究表明,需要分析和掌握长有压输水系统较高阶的水力振动特性,特别是相应频率位于功率谱主导频率范围之内的水力振动特性,为避免和降低水力振动的危害性提供依据。     

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。     

特征线法及其变体在水轮机及引水系统非线性建模中的对比研究

建立引水系统的水力变化模型是水电机组非线性建模和仿真中的重要内容,同时水力因素对水轮机调节系统过渡过程的影响也是研究机组和电网稳定性时需要系统性考虑的主要问题。本文提出了一种改进的特征线法,针对水轮机及引水系统建立了包含基本特征线法的联合非线性模型,以及包含可选水击模型的模块化非线性模型,以开展特征线法及其变体的对比研究,为今后水轮机调节系统的大小波动仿真提供一定的理论指导。在此基础上,以国内某大型水电站机组孤网运行模式为例,在频率和负载的大、小扰动作用下,研究了刚性和弹性水击、特征线法及其变体模型的仿真结果,分析了各模型计算的瞬时水头的差别,得出了不同模型参数的调节规律和影响效果。结果表明,在大小波动条件下不同引水系统模型对于机组水头变化趋势的描述基本一致,仅在局部极值附近的计算结果有所差别,且在大波动条件下较为明显,但可通过调整具体的模型参数减小这种差别。     

有压输水管道系统非调节工况控制研究

对有压输水管道系统运行中的非调节工况进行试验研究,得出了系统断流、系统充水、事故关阀和管路切换工况下的系统特性,通过对其水力异常现象进行分析,提出了控制非调节工况的原则和基本方法,可供工程技术人员在有压输水管道设计和运行中参考。     

SIPSON--simulation of interaction between pipe flow and surface overland flow in networks.

The new simulation model, named SIPSON, based on the Preissmann finite difference method and the conjugate gradient method, is presented in the paper. This model simulates conditions when the hydraulic capacity of a sewer system is exceeded, pipe flow is pressurized, the water flows out from the piped system to the streets, and the inlets cannot capture all the runoff. In the mathematical model, buried structures and pipelines, together with surface channels, make a horizontally and vertically looped network involving a complex interaction of flows. In this paper, special internal boundary conditions related to equivalent inlets are discussed. Procedures are described for the simulation of manhole cover loss, basement flooding, the representation of street geometry, and the distribution of runoff hydrographs between surface and underground networks. All these procedures are built into the simulation model. Relevant issues are illustrated on a set of examples, focusing on specific parameters and comparison with field measurements of flooding of the Motilal ki Chal catchment (Indore, India). Satisfactory agreement of observed and simulated hydrographs and maximum surface flooding levels is obtained. It is concluded that the presented approach is an improvement compared to the standard "virtual reservoir" approach commonly applied in most of the models.     

土壤水分特征曲线模型对数值模拟非饱和渗流的影响

土壤水分特征曲线直接影响非饱和渗流场压力水头和含水率的预测结果。Brooks-Corey模型和van Genuchten模型是目前运用最广泛的土壤水分特征曲线模型。本文给定三种不同质地土壤(粘土、砂土和砾石)的BC模型参数,根据Morel提出的BC模型与VG模型等价的参数关系计算出VG模型参数。采用上述两模型分别对这三种土壤进行了均质土柱的入渗过程模拟。两种模型的计算结果有一定差别。三种土壤土柱的VG模型湿润锋推进速度都比BC模型大。由于粘土的初始含水率接近饱和,BC模型和VG模型的渗流场差距最大。粘土土柱上表面压力水头的变化幅度BC模型小于VG模型,而含水率的变化幅度BC模型大于VG模型。砂土和砾石土柱上表面压力水头和含水率的变化幅度都为BC模型大于VG模型。砂土土柱BC模型和VG模型的渗流场差距随入渗时间的持续而加剧。     

基于均质多相流的超空泡航行体尾部升力数值模拟

为了解影响超空泡航行体尾部升力特性的主要因素,为超空泡航行体的弹道稳定性和控制的有效性提供一些参考,基于均质多相流理论对水洞试验前支撑模型进行了气-液两相三维数值模拟。结果发现采用均质多相流模型可以定性模拟出航行体尾部升力特性;采用SST湍流模型比标准k-ε湍流模型效果更好;航行体攻角和来流速度都是影响航行体尾部升力的重要因素。     

上下游双调压室调节保证计算及稳定性分析

文中采用有压管道系统非恒定流特征线计算方法,对具有上下游双调压室的某水电站建立了数学模型,分别计算了一段直线关机规律和两段折线关机规律对机组调节保证计算结果的影响,并对引水系统稳定性和波动周期进行了计算分析.     

长距离有压输水工程泵站水锤的数值分析

综合考虑了长距离有压输水系统中的泵、泵后阀门、空气阀、调压井、异性串联管、下游水库等各种内、外边界条件,采用特征-差分方法,针对实际工程的泵站水锤问题,通过数值方法对事故停泵后重新启泵的时间间隔、输水系统管线糙率等要素进行了敏感性分析。结果表明,合理的启泵时间间隔有助于改善有压输水系统及其部件在水力过渡过程中的水动力特性,并缩减调压井尺寸及相应工程造价;管线糙率对水头损失和水锤波衰减存在影响,对全系统在水力过渡过程中的水动力特性影响较小。     

Reliability-Based Pipe Size Computation of On-Demand Irrigation Systems

The variability of flow regimes in on demand pressurized irrigation systems leads to uncertainty in head at the nodes affecting the system performance, and thus it should be considered when designing and/or rehabilitating water distribution systems. Based on these considerations a new approach for the optimization of on demand pressurized irrigation systems is presented combining the minimization of cost with the maximization of reliability taking into account the stochastic variability of the flows into each section of the network. The new model, Clément and the cumulated random generated discharges model (FAO model) were applied to three pressurized irrigation networks of different dimensions (large, medium and small) operating on demand in Southern Italy. The optimization algorithm used in all the cases is the Labye iterative discontinuous method, a formulation of the dynamic programming. The results of the different models were compared showing that the cost of the optimal network calculated using the new model was reduced by more than 20%, without any significant decrease of the system reliability or reduction of the network capacity.