关于水击压力波衰减缓慢问题计算方法的研究

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水击是对水电站和泵站有较大危害的一种非恒定流现象,不仅会引起管道爆裂,同时也会影响机组的动态特性以及电站的安全运行。因此,准确模拟水击压强的大小和变化规律就显得非常重要。但是目前的水击数学模型计算结果存在压力波衰减缓慢,长时间不收敛的问题,水击模型仍需要继续完善。  针对于此,本文首先对传统模型采用恒定流摩阻计算的问题进行了改进,通过将层流水力损失公式和紊流水力损失公式引入传统模型,建立了动态摩阻模型,通过判断节点断面的实时流态选择对应的摩阻损失公式来进行水击计算,并经数值模拟得到的水击压力波衰减和收敛速度都优于传统模型。由于传统水击模型在方程简化过程中忽略了水体的可压缩性和管道的弹性,导致连续性方程(此处公式省略)不能满足恒定流条件,针对此问题,本文采用一元不稳定流动的基本微分方程(此处公式省略)代替传统的连续性方程,并结合管道截面积和流体密度的变化规律构成改进后的计算方程组,并通过水击模拟得到比较满意的水击压力波衰减速度和收敛效果。最后,本论文将动态摩阻运用到改进的方程组的计算过程中,并通过模拟水电站的甩负荷过渡过程进一步验证该模型的正确性和可靠性,计算得到的水击压力值很快收敛并稳定下来,与实际情况符合。
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