钻井泵开启和关闭瞬时水击压力计算

运用瞬变流理论对开启和关闭钻井泵过程中井筒内产生的水击压力进行了分析。重点介绍了特征线法对井筒水击压力进行数值求解的过程,并结合常规钻井时的初始条件、边界条件进行了实例计算,计算结果表明,在开启或关闭钻井泵时,钻井泵的流量增大或减小到一个稳定值都需要一段时间,这段时间越长,产生的水击压力越小。这对现场钻井施工有一定的参考价值。

瞬变流摩阻计算及摩阻对水力瞬变的影响

摩阻损失的精确计算对于长输管道的水力瞬变分析是很重要的一个环节,过去为减少计算工作量,采用固定摩阻系数和流量一阶近似法计算瞬变流摩阻,精度有限.本文跟踪液流流态变化,采用变摩阻系数和流量二阶插值法计算瞬变流摩阻,提高了摩阻计算精度.同时,从理论上分析了管道摩阻对水力瞬变的影响,澄清了一些模糊认识.

管道泄漏检测中瞬变流非恒定摩阻模型的研究

基于瞬变流反问题分析,管道泄漏检测首先需要准确模拟管道的非恒定流。非恒定摩阻和管道泄漏两个因素都直接影响着瞬变水击波形的畸变和衰减特性。本文详述了近年来几种代表性的非恒定摩阻模型,并根据实际工程需要研究了与瞬时加速度相关的IAB模型,给出了离散网格和求解方法,将其应用于文献数据和物理模型试验,压力波形对比表明该模型比传统水击模型更能精确的模拟水击波的衰减,但是鉴于实际水击过程中壁面切应力的复杂性,此模型仍然不能完全真实的反映水击实测波形的全貌,IAB模型中的摩阻系数仍需要现场率定。

大型立式轴流泵站停泵过渡过程研究

根据转动机械力矩平衡方程、水量平衡方程以及泵装置系统能量守恒方程,结合水泵全特性,建立了大型立式轴流泵站停泵过渡过程数学模型.通过数值计算,研究了不同的闸门运行方式及不同叶片转角对轴流泵站停泵过渡过程的影响,得到了不同工况条件下的水力参数和机组转速随时间的变化规律,从而为泵站设计及运行提供了合理的依据和建议.

泵站从长距离明流隧洞引水的水力过渡过程

泵站从长距离明流隧洞或明渠的中部引水是一种常见的工程布置形式,水力过渡过程计算通常涉及无压、有压输水系统耦合。以典型泵站工程为例,提出了无压、有压输水系统耦合的求解算法,给出了泵站事故断电、正常启动、停机的控制策略和水力特性。无压、有压输水系统可分别采用长、短时间步,假定一个长时间步内的连接处水位恒定,计算有压输水系统的水力瞬变过程,无压输水系统只考虑连接处流量影响。研究工程中的闸门井,不仅是截流元件,还应考虑其调压塔效用。研究成果可为类似工程的水力过渡过程计算提供参考。

瞬变流动中水力摩损的影响研究

本文从水力摩损影响作用的仿真试验和理论解析方法入手，明确了瞬变管流自阀门侧大段管线水压力升高现象，分析了水力摩损对瞬变流动的影响机理．在此基础上，又讨论了表征水力摩损影响强度的单位长度水力摩损相对值的计算和使用方法．

用自适应网格法计算管道的水力瞬变

应用自适应网格法对长输管道的水力瞬变进行了计算,通过求解水击偏微分方程,在解的大梯度区自动加密网格。以一个站间管道的末段为例,用特征线法和自适应网格法进行了计算。计算结果表明,自适应网格法能够更准确地捕捉到水击压力波的前沿位置。

天然气管道稳流水力计算公式的比较与分析

文章基于天然气管道稳态流动水力计算的基本方程,讨论了各国计算摩阻系数和传输系数的主要几种公式,通过大量的计算对这些公式进行了比较,概括了各天然气管道水力计算公式的适用范围及需要注意的问题。

水锤计算中摩阻的处理方法综述

管道流体摩擦引起两个问题 :数值计算上摩阻项的 (显 )隐式有限差分近似 ;(非恒定 )摩阻引起的水锤波衰减。后者一直未得到合理解释。本文先总结传统的在拟恒定假设基础上对摩阻的处理 ,再着重阐述国外对瞬变流下的非恒定摩阻问题的研究进展 。

工程实践应用中沿程水头损失计算补充完善研究

通过概化管道计算实例,指出目前工程实践中较多采用的谢才公式法在计算沿程水头损失时的局限性和不足。经分析研究,为补充完善沿程水头损失计算方法,提出和确定以临界流速为区隔各个水流流态区间的特征指标。并以钢管、混凝土管和混凝土渠道为代表,分析确定了相关临界流速阈值,研究和总结归纳得到在不同输水形式、不同特征管径或宽度,不同流态区间情况下的适用于各水流流态区间的沿程水头损失实践应用计算方法。

天桥水电站面流界限水深研究

通过天桥水电站除险加固工程水工模型试验,推导出了面流界限水深理论和经验计算公式,并与前期研究成果进行了对比.分析了面流界限水深的影响因素,发现当鼻坎挑角由0°变化到15°,面流界限水深逐渐降低;在护坦加长和下游水流空间性的双重影响下,面流界限水深值增大;降低河床高程或增大坎高,面流发生范围将会扩大.

阿尔及利亚南部某市供水工程设计

阿尔及利亚南部城市某供水工程输水管道横跨撒哈拉沙漠737 km,经过路线地形复杂。管道流态包含重力流和压力流,同时具有长距离、大流量、高扬程的特点。本文介绍了该供水工程中的管道设计,对输水管线进行了正常状态和过渡状态水力计算,有效地保证了供水系统的安全性及可靠性。

水电站引水系统不同水力波动的耦合分析

以明渠、压力管道和调压室的非恒定流方程为基本方程,以恒定流计算结果为初始条件,结合渠首边界、渠管结合处边界、调压室边界和阀门边界处的连续方程和能量方程,利用特征线法建立了水锤波、调压室波、明渠波等3种水力波动的数值计算模型,并编制了相应的计算程序。通过典型算例计算,分析了3种波的波动规律及其之间的耦合效应,计算结果符合一般规律,从而验证了所建模型及程序的正确性。

串联水电站明渠管网连接方式过渡过程研究

地形条件的限制使得明渠管网成为连接串联水电站新的方式,该方式存在管网复杂,有压与无压衔接等诸多问题。采用改进的压力梯度法以及明渠管网整体矩阵法分别对多级串联水电站的恒定流以及非恒定流进行模拟,讨论了正进正出及正进侧出两种衔接方式下明渠管网内过渡过程的差异。结果表明:恒定流工况下,正进正出下明渠管网中纵向明渠起储水作用,横向明渠向下游电站输水;正进侧出则是纵向明渠向下游电站输水,横向明渠进行流量分配。下游电站甩负荷或增负荷时,正进正出下涌波沿横向明渠传播,并在通过岔点时向两侧纵向明渠传播;正进侧出则是涌波沿纵向明渠传播,在通过岔点时,随着流速上升扰动从向远离上游一侧横向明渠传播变为向两侧横向明渠传播。

摩阻对有压管道水力瞬变的影响

有压管道水力瞬变的正确分析,对工程安全运行影响较大。文章根据瞬变过程中水流流态的变化,采用变摩阻系数,并对阻力项采用二阶近似,提高了水力瞬变分析的精度。

二相流的水力学计算模型研究与工程实践

由于二相流的流动过程十分复杂,其流型判断和水力学计算对管道系统的设计、优化和操作至关重要。而不同的计算模型所得到的压力降预测结果相差很大,因此尚未得到准确和通用的计算模型。为了指导好工程实践,文中提出了二相流管道摩擦阻力降的2种计算方法以及工程解决方案,探讨了水力学计算软件Fluidflow和Korf采用不同的计算模型(均相模型、Beggs-Brill模型、Chisholm模型、Dukler模型、Lockhart-Martinelli模型、Drift Flux模型、MSH模型等)分析预测空气和水二相流在水平管道和垂直管道中的摩擦阻力降。研究分析表明Fluidflow软件水平二相流管道采用Beggs-Brill模型,垂直管道采用Beggs-Brill和MSH模型可获得良好的预测结果;而Korf软件水平管道采用Lockhart-Martinelli,Chisholm和Beggs-Brill模型,垂直管道采用Beggs-Brill和Chisholm模型亦有较大的准确性。

有压管道的非恒定摩阻模型

在有压管道水击计算中,传统准恒定摩阻模型不能准确描述快速瞬变流动过渡过程。该文介绍在快速瞬变流数值模拟中应用最为广泛的两类非恒定摩阻模型:物理理论基础模型和准恒定流经验修正模型,前者以引入历史速度权函数为特点,后者考虑非恒定流加速度对摩阻项的影响。该文比较了两类非恒定摩阻模型的优缺点、适用范围以及研究发展方向和待解决问题等,得出的结论是物理理论基础模型对于快速瞬变层流过渡过程有较好的应用性;经验修正模型则适用于高R e紊流快速瞬变过渡过程。

瞬变流中加权类动态摩阻模型的二阶近似求解

与稳态摩阻模型相比,加权类动态摩阻模型充分考虑水力瞬变过程中速度历史和加速度对切应力的影响,从而能较准确描述压力衰减,被认为是一维水锤模拟中最为精确的数学模型。由于卷积积分项的复杂性以及一阶精度可满足大部分水锤问题,加权类动态摩阻模型的求解均是基于特征线法的一阶格式。为了提高模拟精度,本文尝试推导出卷积积分项的特征线法二阶近似求解格式,并通过实验数据验证其准确性。计算分析表明,与二阶近似求解格式相比,一阶求解格式存在计算误差,且随着计算网格长度、流体流速和黏滞性的增大而增大。

管道瞬变流和机组段三维流动相耦合的过渡过程计算模型

本文以有角加速度的旋转参考坐标系下的流体控制方程和管道瞬变流的特征线法计算模型为基础,针对机组蜗壳前连接有引水管道的水力发电系统,建立了管道瞬变流与机组内部三维流动的耦合计算模型,成功地应用该模型实现了电站甩负荷的过渡过程计算,并与管道和机组都采用三维不可压流动的有限体积法求解的计算结果进行了比较分析,比较结果表明,耦合模型能计及管道中水击波的反射和叠加作用,更好地反映引水管道内水击现象与机组内部的三维非定常流动的相互影响。