复杂管道瞬变流的二阶GTS-MOC耦合求解方法

经典的特征线法(method of characteristics,MOC)因其简单方便,边界条件易于耦合求解,常应用于有压管道瞬变流方程的数值求解.对于复杂管道系统,受库朗数限制,该方法往往需要进行波速调整或插值求解,可能出现严重的累积误差和数值耗散.有限体积法Godunov格式(Godunov type scheme,GTS)对管道内部库朗数具有良好的鲁棒性,但边界条件采用精确黎曼不变量方法,处理复杂.同时,以往水锤计算通常仅考虑稳态摩阻,低估了瞬变压力的衰减.文章提出并推导了考虑动态摩阻的GTS-MOC耦合模型,使用二阶GTS计算管道内部控制体,在复杂边界处采用耦合GTS-MOC方法处理.首先,针对串联管和分叉管边界条件,对精确黎曼不变量方法和MOC方法进行了理论分析.推导结果表明,在马赫数(Ma)较小的管道瞬变流求解中,两种边界处理方法结果一致,与实验结果对比分析,验证了耦合格式求解的准确性.最后,将耦合格式分别与GTS和MOC进行比较.结果证明,耦合格式可以达到和GTS相同的精度,同时,串联管道系统中MOC线性插值法和波速调整法均存在数值耗散且随时间增加更明显,耦合格式结果具有准确性和稳定性,与精确解更吻合.

考虑动态摩阻的管道泄漏水力瞬变数值模拟

为了提高管道系统泄漏的模拟和判断精度,将瞬态加速类(Brunone模型)和加权函数类(Zielke模型和Vardy模型)两类动态摩阻模型用于水力瞬变泄漏建模和模拟,并将计算结果与已有的试验数据、模拟结果进行对比分析。结果表明:与传统摩阻模型和存在简化误差的Brunone模型相比,Zielke模型和Vardy模型能更加精确地模拟泄漏管中压力和流量信号变化;管道泄漏会引起管道压力和流量畸变,这种畸变是由泄漏导致的压力和流量产生新的信号反射造成的;泄漏流量和泄漏位置均会影响管中压力和流量的畸变、幅值和衰减程度。

简谈区块链技术在大健康产业中的应用

随着中国老龄化社会的到来,养老问题变得异常严峻。研究发现,区块链技术的特点与大健康产业发展的科技需求非常契合。通过研究区块链技术与大健康产业结合的应用实例,分析先进省市区块链与大健康产业融合经验,提出云南区块链+大健康产业的可能解决方案。

黏弹性管道水柱分离弥合水锤有限体积法模型

基于有限体积法二阶Godunov求解格式对黏弹性输水管道中水柱分离弥合现象进行建模和模拟研究.在传统的弹性管道模型基础上考虑管道黏弹性效应的影响.在瞬变流控制方程中引入管道黏弹性项和动态摩阻项,采用有限体积法进行求解,考虑压力修正系数来模拟自由气体对计算单元的影响,同时为避免数值模拟结果产生虚假震荡引入斜率限制器MINMOD函数;通过虚拟单元法进行边界构建,实现了计算区域的统一计算.将所建模型计算结果与已有模型结果、试验结果进行对比,并对影响模型的各参数进行敏感性分析.结果表明,本文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的瞬态压力变化,均能与试验数据高度吻合;与传统的特征线方法相比,当库朗数C_(r)小于1时,有限体积法二阶Godunov格式计算结果更准确、稳定;在压力波动的衰减过程中,黏弹性效应相比于管道摩阻起主导作用;与弹性管道模型相比,考虑管道黏弹性效应后可显著提高模拟结果的准确性,尤其是压力波峰值的相对误差明显降低.

基于Godunov格式的输水管道阻塞数值模拟与识别

引调水工程和城市供水工程管道系统阻塞会引起额外的能量损失和水质问题,因此管道阻塞的精准模拟与检测极为重要。有限体积法Godunov格式可以有效避免特征线法在插值或波速调整时引起的数值耗散或色散问题。首先建立了局部阻塞和管段阻塞数学模型,并提出了Godunov求解格式。通过与已发表论文计算结果和实验数据对比验证所建模型的准确性,并根据波传播理论分析了管道阻塞压力变化原因,给出了相应阻塞参数识别方法。参数敏感性分析结果表明,管道运行流量、损失系数和位置均会影响局部阻塞反射压力,阻塞量和阻塞长度均影响管段阻塞压力波动周期。