考虑动态摩阻的水柱分离弥合水锤Godunov模型

作     者：周领 王宁 赵越 王欢 黄坤 卢坤铭 ZHOU Ling;WANG Ning;ZHAO Yue;WANG Huan;HUANG Kun;LU Kunming

作者机构：河海大学水利水电学院南京210098 四川省水利水电勘测设计研究院有限公司成都610031 国际小水电中心杭州310002 水利部产品质量标准研究所杭州310002 中国三峡建工(集团)有限公司成都610041 

基　　金：国家自然科学基金(51679066,51839008) 霍英东教育基金会青年教师基金(161068) 

出 版 物：《哈尔滨工业大学学报》 (Journal of Harbin Institute of Technology)

年 卷 期：2023年第55卷第4期

页      码：138-144页

摘      要：长距离输水管道水力瞬变过程中水体压强达到汽化压强时,将会发生水柱分离现象,水柱弥合将产生异常高压,导致管路振动、变形甚至爆管事故。已有的水柱分离弥合水锤数学模型主要采用特征线法(Method of characteristics,MOC)计算,并且很少考虑动态摩阻引起的能量衰减。为提高水柱分离弥合水锤现象的计算精确度和稳定性,基于有限体积法二阶Godunov格式,建立了考虑动态摩阻的离散气体空穴模型(Discrete gas cavity model,DGCM)。为实现管道边界和内部单元的统一计算,提出虚拟边界的处理方法。将该模型模拟结果与实验数据以及已有的稳态摩阻模型的计算结果进行比较,并对网格数、压力修正系数等参数敏感性进行分析。结果表明,本模型能够准确模拟出纯水锤、水柱分离弥合水锤两种情况下瞬变压力,与实验数据基本一致;考虑动态摩阻的瞬态压力计算值与实验数据更吻合;与MOC相比,当库朗数小于1.0时,有限体积法二阶Godunov模型计算结果更准确、更稳定;尤其是,压力修正系数取值0.9及较密网格时数学模型能更为准确地再现实验结果。

主 题 词：水柱分离弥合 有限体积法 Godunov格式 动态摩阻 离散气体空穴模型 

学科分类：08[工学] 081502[081502] 0815[工学-矿业类] 

核心收录：

D　O　I：10.11918/202103072

馆 藏 号：203120995...