一种基于三维CFD的液柱分离-弥合水锤的模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于计算流体动力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)的液柱分离-弥合水锤的模拟方法，通过三维建模、网格划分，首先进行水体单相可压稳态计算，得到稳态流场；然后进行液柱分离气液两相瞬变流动计算；最后，利用后处理软件对计算结果进行处理。本发明专利技术在同时考虑水体、蒸汽压缩性的基础上，考虑气液之间质量传输，且无需区分液柱分离类型，从而在一定程度上简化了数学模型及其求解方法，模拟准确度较高，且不会出现类似一维模拟中的不真实的压力脉冲，并实现了液柱分离过程中空穴初生—发育—溃灭过程的可视化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输水过流系统中，发生液柱分离-弥合水锤气液两相瞬变流时的三维 模拟方法，属于水电站（栗站）水力学数值模拟

技术介绍
在输水过流系统中，水电站机组突然甩负荷、水栗机组启停、事故工况停机以及调 节阀门突然动作，均可引起流量和压力的急剧变化。当压力降低到汽化压力以下时，液体汽 化形成空化泡。空化泡随着液体流动，甚至可能发育、聚集长大到占据整个过流截面，拉断 液柱，出现液柱分离现象。当管中的压力升高时，空穴溃灭，分离的液柱再弥合，其产生的高 压可能达到足以爆管程度，对过流系统的潜在威胁极为严重。 目前，针对"水库-管道-阀门-水库"简单输水管道系统中的液柱分离-弥合 水锤现象，其模拟方法主要采用一维特征线法（M0C，Method of Characteristics)。Wylie and Streeter基于此提出的离散蒸汽一空穴模型（DVCM, discrete vapor-cavity model)， 因其计算简单，且可以较好地预测空穴第一次溃灭后压力的波动，而在工程计算中得到了 广泛应用。但该模型需要诸多假定：（1)管道内不存在自由气体，且不考虑气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维CFD的液柱分离‑弥合水锤的模拟方法，其特征在于：采用三维CFD方法来模拟输水过流系统中液柱分离‑弥合水锤现象，具体步骤如下：步骤1：对正常运行的输水过流系统，建立三维流道模型，并进行网格划分；步骤2：构建水体单相可压稳态流动的数学模型，根据物理问题设置边界条件，求解控制方程得到系统正常输水时恒定流态解；步骤3：构建液柱分离气液两相瞬变流动的数学模型，设定瞬变条件，求解控制方程系统，对监控点进行压力监控，并对气液界面进行追踪；步骤4：计算结果分析。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周领，王欢，马佳杰，刘德有，王沛，夏林，潘天文，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32