输水系统水击的数值模拟研究

摘要

本文主要是对输水系统水击的数值模拟方法进行研究,首先阐述了水击的基本理论以及水击方程特征线解法的推导过程,然后使用该方法通过编程对简单管路的水击进行数值模拟。使用AFT软件对复杂分支管路瞬变流进行数值模拟。对气液两相瞬变流的基本理论进行介绍,并使用AFT软件进行数值模拟,所得结果验证了此软件的计算准确性和阀门流量系数对气液两相瞬变流的影响。将面向结构图的仿真方法应用于输水系统数字仿真中,以Matlab系统仿真平台为基础,建立输水系统数字仿真模型,并进行仿真研究。

目录

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第一章 引言

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究综述

1.2.1 国内外水击理论研究进展

1.2.2 水击计算方法研究进展

1.3 本文研究内容

第二章 水击基本理论及其特征线解法

2.1 一维非恒定流基本方程

2.2 水击压强和波速的计算公式

2.3 水击计算的基本方程

2.3.1 运动方程

2.3.2 连续方程

2.4 水击的特征线解法

2.4.1 特征方程组

2.4.2 特征方程组的求解

2.4.3 边界条件

2.4.4 计算时间步长和管道分段

2.5 简单管路特征线解法

2.6 本章小结

第三章 复杂分支管路水力瞬变的数值模拟

3.1 AFT impulse简介

3.2 AFT软件在数值模拟中的应用

3.3 本章小结

第四章 气液两相瞬变流的数值计算

4.1 气泡形成的原因

4.2 有自由气体时的波速

4.3 气液两相流的分析方法

4.4 自由气体-离散模型

4.5 有气穴和液柱分离的瞬变流计算

4.6 本章小结

第五章 输水系统的Matlab/Simulink仿真模拟研究

5.1 Matlab以及Simulink简介

5.2 输水系统仿真理论与方法

5.2.1 输水系统仿真基础

5.2.2 面向结构图的输水系统仿真原理与方法

5.3 基于Matlab仿真平台的输水系统仿真

5.3.1 尾水池

5.3.2 溢流井

5.3.3 阀门关闭

5.3.4 水库

5.3.5 管道非恒定流

5.3.6 输水系统模型的系统方程

5.3.7 其他环节仿真结构图

5.4 基于MATLAB仿真平台的输水系统仿真模型

5.5 实际输水系统仿真模拟研究

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况