水击基本方程的改进

本文首先指出了当前用于水击计算的数学模型中的连续性方程式在恒定流时不能成立的问题,并通过进一步的理论推导,得到了新的水击波速计算公式和新的连续性方程。新的水击波速计算公式表明水击波速并非是一个常量,它的大小随流体动能沿程变化率与压强势能沿程变化率之比的变化而变化,同时也随管道断面相对变化量与压强相对变化量之比的变化而变化。新的连续性方程改善了老方程存在的不合理现象。本文还通过对水击现象的计算比较,进一步说明了老方程的确存在不合理现象,而新方程的计算结果是合理的。最后,分析指出了当前用于水击计算的连续性方程式在恒定流时不能成立的原因所在。     

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。     

流固耦合对水击波速的影响

针对经典水击理论忽略流体和管道动态耦合对水击波速的影响,推导出考虑流体-结构相互作用下流体连续方程,有效地计入了管道流速,研究出管道结构动态特性对水击流速的影响以及对轴向应力波波速的影响,并据此得出流固耦合作用使得水击流速值低于经典值的结论。     

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．     

加箍钢管中的水击波速

本文按圆柱薄壳轴对称弯曲理论计算加箍钢管的变形，得到更为准确的加箍钢管中的水击波速计算公式。     

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。     

关于浆体水击压力波波速的实验研究

在浆体水击的研究中,压力波波速是一个重要参数,它不仅关系到压力的增高,管道壁厚的选择,而且关系到管道运行中泵站及阀门的启闭.本文重点分析了影响浆体水击压力波波速的因素,推导了不同条件下浆体水击压力波波速的公式,并通过实验,对公式进行了验证.     

考虑迎风性的高精度水击数值模拟

水击问题会对水利枢纽的正常运行造成严重危害,模拟其过程至关重要。考虑TVD格式及水流的迎风性,应用于水击方程组中,模拟简单管道中的水击压力变化。并与Lax-Friedrichs(LF)、Mac Cormark(MC)、未考虑迎风性的TVD格式及解析解进行对比。结果表明:基于迎风性的TVD格式具有高分辨率、高精度、低耗散性等优点,相比于未考虑迎风性的TVD格式,其有更强的压制性,耗散性更弱。     

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。     

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。     

直接水击公式研究

对Joukow sky水击公式推导过程进行了分析,认为其推导过程中忽略了不该忽略的二阶微量。以动量定理为基础建立微分方程,考虑水体可压缩性和管壁弹性,得到不同于Joukow sky水击公式的直接水击公式,与相关研究文献进行比较后认为,所建公式比Joukow sky公式更合理。     

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。     

有压管道水击计算实例

本文采用特征线法,利用有限差分方程和管路系统边界条件对有压管道水击进行探讨,并做了实例计算分析。     

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。     

水击的数值模拟方法比较

选用计算流体力学中几种具有代表性的数值方法进行水击的分析计算,包括Lax-Friedrichs格式、Mac-Cormark格式,以及近年来广泛用于空气动力学和溃坝水力学中的TVD格式,并将计算结果与解析解进行比较,结果表明:Lax-Friedrichs格式在间断处有较大的耗散;而MacCormark格式则出现了明显的数值振荡;TVD格式具有耗散性低,且不产生虚假数值振荡的优点.     

阀门过流特性对水击影响的分析

引入了阀门“几何开度”和“水力开度”的概念，在此基础上讨论了不同阀门的过流特性。结合实例，分析了在三机式抽水蓄能电站水轮机丢弃负荷和水泵断电这两种事故工况下，不同阀门的过流特性对水击过程的影响。     

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。     

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。     

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。     

简单管道水击电算程序编制的探讨

文中在一维非恒定流管道水击数学模型的基础上,对水击分析数值计算中常用的特征线方程进行了恒等变形,利用Visual Basic语言编制了相应的计算程序,并结合实例对程序的使用和计算结果进行了介绍和简单分析。