水击过程属于水力过渡流中的一个非常典型而重要的过程。在计算流体力学中,本质无振荡ENO格式被广泛应用于空气动力学中的激波计算,目前在溃坝波领域也得到了良好的应用效果,本文首次应用这种格式数值模拟水击过程,为水利水电工程系统的设计运行提供新的计算思路。在总结、分析前人对水击过程和计算方法研究成果的基础上,本文从以下六个方面进行了探讨:1.为了适用ENO格式,本文从水击基本微分方程组入手,经过形式上的变换,得到了便于ENO格式离散的守恒型水击控制方程。2.从对溃坝波的研究过程和ENO格式的发展及应用过程,确定了适用于水击过程数值模拟的ENO格式,为了论证计算效果,同时选取了TVD格式和计算流体力学中的两种经典格式MacCormark格式和Lax-Friedrichs格式参与计算。3.将不同格式应用于数值模型的计算,结果表明了ENO格式可以应用于水击过程的数值模拟,并且保持其高精度和基本无振荡的特点,计算水击过程与解析解结果非常吻合。ENO格式与经典MacCormark格式相比,在计算瞬时关闭的水击波时,在光滑区具有更高的计算精度,在间断区能够清晰地反应水击波的位置,MacCormark格式则在间断局部产生非物理振荡,从而影响了数值解的精度。ENO格式与Lax-Friedrichs相比,数值计算的结果表明后者在光滑区和间断区都有较大的数值耗散性。TVD格式计算水击过程,可以保持较高的数值精度。在计算瞬时关闭的水击时,和ENO格式相比存在微小的数值耗散,但能够迅速在1-2个计算网格内光滑化,同时TVD和ENO格式都具有较强的抑制振荡能力。4.通过减少计算节点,增加空间步长,对比ENO格式和TVD格式对计算网格密度的依赖性,计算结果表明ENO格式对计算网格的依赖较TVD格式弱,能够在同样网格密度下得到更精确的数值解,在减少网格密度时保持高的计算精度,因此ENO格式较TVD格式具有更高的数值稳定性,也更加节省计算量。5.将ENO格式应用于阿拉山水电站有压引水道水击问题研究,建立数学模型模拟了阀门短时间关闭后有压管道的水击过程,得到了与物理模型试验相吻合的水击压力过程线和各测点最大水击压力,最大误差不超过10%,从而验证了该方法解决实际问题的有效性。6.对比计算结果,发现管道的阻力系数对衰减过程具有较大的影响,本文采用的管道阻力分区法能够较好地模拟水击波的衰减过程。计算结果表明,ENO格式对水击波有良好的分辨率和较强的捕捉能力,它在水击方程中的成功应用,将为水击问题的解决带来一种新的高精度的计算方法,从而可以更好地解决水力过渡流问题。