有压瞬变流反问题研究综述

有压瞬变流反问题研究综述。

第20卷第5期水利水电科技进展2000年10月

有压瞬变流反问题研究综述

于永海,索丽生

(河海大学水利水电工程学院,江苏南京　210098)

摘要:给出有压瞬变流反问题的定义,在分析有压瞬变流系统的组成及其特点的基础上,依求解目

的的不同将有压瞬变流反问题划分为五类,分别阐述其问题的提法、主要研究内容并举例说明.介绍常用的求解方法及已有的研究成果,并提出有待解决的问题.关键词:工程水力学;水力过渡过程;有压瞬变流;反问题;专题综述中图分类号:TV135　　　文献标识码:A　　　文章编号:1006Ο7647(2000)05Ο0017Ο06　　随着对各类自然现象认识的深入,人们不再仅仅满足于对客观对象的较精确的分析预测,而试图通过各种手段实现主动的控制,使得系统按照指定的方式运行.如果称对系统中的某种现象或过程的分析预测为研究解决正问题(forward,题(inverseproblem.方兴未艾[1～3],(fluidtransients)反问题研究也不例外.

有压瞬变流简称水锤、水击,也称有压非恒定流、水力过渡过程等.对流体的非恒定流动的研究可以上溯到19世纪中叶.自20世纪初阿列维、儒可夫斯基等学者为水锤理论奠基以来,有压瞬变流研究经历了解析法、图解法、数值计算法等阶段,已经发展成为流体工程中一个比较成熟的学科分支.目前可以说人们已经具有了很强的有压瞬变流的分析预测能力.与此同时,为了使流体工程中具有不同复杂程度的流体输送系统都能够可靠、安全、灵活地运行,国内外学者同样饶有兴致地对有压瞬变流反问题特别是结合具体的工程进行了有益的探讨和研究,并取得了不少具有理论意义和实用价值的成果.

以管网的形式存在.另一方面是系统元件的特性比较复杂..若按照元件可.控制水轮机导可调速.不可控元件主要是指逆止阀、水锤消除器、空气室、安全阀等,也包括不可调速调角水泵机组、水库、管道终端的盲头、固定管嘴等.按照元件所处的位置可分为终端元件和中间元件.按照表达元件变量水头H和流量Q之间的关系式性质可分为动力型和非动力型元件.关系式全部为代数式的为非动力型元件,如水库、往复泵、定转速运行的离心泵、固定孔口、可调节阀门、启动运行中的离心泵等.关系式中包括微分方程的则为动力型元件,如空气室、气垫式调压室、阻抗式调压室、进气阀、排气阀、逆止阀、缓闭阀、水泵、水轮机、水泵水轮机等.112　正问题与反问题

据有压瞬变流理论,若近似认为摩擦阻力可用恒定流Darcy2Weisbach阻力计算公式表达,在某一棱柱形管道内,如果流体的可压缩性较低(如水、油等),则有压瞬变流控制方程可表示为以水头H(x,

t)和流量Q(x,t)为因变量的一维拟线性双曲型偏

1　定义及分类

111　系统组成

微分方程组:

gA

一般来说,有压瞬变流系统由若干管道和若干系

统元件组成.有压瞬变流系统往往是比较复杂的,其复杂性表现在两个方面:一方面是系统的几何参数复杂,系统中常含有不止一根管道,并且不同管道之间有串联、并联以及分岔联接等不同的连接方式,常常

作者简介:于永海(1968　　

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2

(1)(2)

+-sinα+=0

AxtAgAx

式中:H为水头;

Q为流量;a为水击波速;f为Darcy2Weisbach摩阻系数;A为管道断面面积;D为管径;

),男,江苏扬中人,博士研究生,主要从事明渠非恒定流和有压瞬变流研究.—

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