基于MathCAD的调压室涌波计算

分别采用规范公式法及水流连续性方程和动量方程的差分化,利用MathCAD计算软件进行鲁基厂水电站阻抗式调压室的涌波计算.其计算方法可供类似工程的调压室涌波计算提供参考.     

连接管长度对调压井水位波动和水锤压力的影响

本文目的在于回答调压井连接管较长时，其内水体惯性对调压井水位波动和水锤压力有何影响，有多大影响，设计中能不能忽略。文中首先通过理论和解析方法研究了连接管影响的性质和规律；然后针对典型的水库——调压井——阀门引水系统，用特征线法计算，详细分析了不同连接管长度下调压井水位波动幅值、阀门端水锤压力上升率、水锤穿井率的变化规律；最后以某抽水蓄能电站为实例进行了对比计算。研究表明，连接管增长使调压井水位波动幅值减小，但幅度有限，通常可忽略；连接管使水 锤压力和穿井率增大，在实际工程可能的范围内其增幅有时较大，应加以考虑。     

采用Excel求解气垫式调压室水位涌波过程

因气垫调压室水位涌波方程中包含具有绝对值的平方阻尼项,难以获得其解析计算公式。而借助于水力过渡过程计算软件的电算法虽然计算精度高,却要依赖专业的计算程序,且数据处理及建模的工作量也大。为此,结合数值计算方法的特点及常用软件Excel的优势,设计了采用Excel求解水位涌波过程的便捷方法。此法具有求解思路清晰、操作简单等优点,是一种既实用又便于推广的数值解算方法。     

连接管速度头和动量项对调压室稳定面积的影响

本文运用Ｇａｒｄｅｌ的Ｔ型分岔管水头关系式，分析了连接管处速度头和动量交换项对下游调压室稳定断面积的影响。在托马假定的前提下，导出了相应的计算公式。从而在理论上证明了连接管速度头对下调稳定不利，而动量交换项则是有利的，两者作用可大致抵消，结果接近简单式调压室的托马断面，若合理选取连接管的尺寸和型式，可进一步减小下调水位波动稳定所需的断面积。     

有连接管的调压室水头损失系数研究

利用调压室水头损失的局部模型试验成果,研究了连接管中水流方向、连接管尺寸以及流量比对具有连接管的阻抗式调压室水头损失系数的影响。研究结果表明,调压室水头损失系数并不是仅与水流方向、连接管尺寸有关的常数,因此在对调压室系统的水力过渡过程计算中,需结合模型试验成果和数值计算结果分析确定调压室水头损失系数。     

调压室位置和面积变化对尾水管压力的影响研究

为了研究尾水调压室位置和面积的变化对尾水管压力值的影响,结合某水电站阻抗式尾水调压室的工程实例,运用通用的水电站过渡过程软件建立模型,并进行数值计算分析,该过程考虑了水轮机组的特性和边界条件、导叶的关闭规律以及弹性水锤的作用。结果表明:并不是尾水调压室与厂房的距离越近,越有利于尾水管压力值,调压室对尾水管最小压力的影响存在着临界位置,调压室面积的改变亦能较大程度地影响尾水管最小压力值。当调压室越过其临界位置向水电站厂房方向靠近时,尾水管最小压力值的变化幅值很小,这并不能使尾水管最小压力得到明显的改善,但是当增大调压室面积时,则会显著改变尾水管最小压力值。该结论对调压室和水电站地下厂房的布置非常有利,并有效缓解了地下洞室围岩稳定与水力过渡过程之间的矛盾。     

长引水隧洞电站调压室的特殊水力学问题研究

论述长引水洞电站调压室的水力特点，如振渴周期长，振幅大，涌波衰减慢等。一般情况下，增减负荷引起的调压室极值水位，往往不是控制工况，尚应对可能出现的涌波叠加情况进行复核，长引水洞电站由于水击波反射较慢，故存在着若干与短引水洞所不同的特殊水力学问题。以锦屏二级水电站为例，介绍了最不利叠加工况选择方法和若干特殊水力学问题。     

调压室涌波叠加计算研究

进行调压室涌波叠加计算是新《水电站调压室设计规范》提出的要求。本文介绍了调压室涌波叠加工况的计算方法,并给出了大桥水电站差动式调压室叠加工况涌波计算实例。     

考虑弹性水锤时有调压室的水电站水力-调速系统的稳定性

按压力水管弹性水锤的解析计算法，讨论有调压室的水电站水力——调速系统的稳定性，并给出有关的计算公式。     

考虑连接管的调压室水头损失系数回归分析

为研究调压室结构参数与流态工况对局部水头损失系数的影响,在物理模型实测数据的基础上建立多元线性回归模型。得到了用于计算带连接管的尾水调压室水头损失系数的回归方程,并将回归分析结果与水工模型试验结果进行比较分析。研究表明：回归分析结果与水工模型试验结果吻合度高,相应回归方程能够在分流比、管径比及水流流态的交互作用下较好地反映出局部水头损失系数的变化规律,具有很强的工程适用性,可应用于调压室水力设计中水头损失系数的取值计算。     

带连通阀的阻抗调压室水锤防护特性研究

在大流量输水工程中,水泵抽水断电后,管线往往会有较强的压力波动,易造成沿线水位压力较低.结合某大流量输水工程,建立了带连通阀的阻抗调压室数学模型,对比分析了简单调压室、阻抗调压室和带连通阀的阻抗调压室的水锤防护特性,验证了带连通阀的阻抗调压室的优越性,并研究了其连通阀关闭规律对调压室水锤防护特性的影响.研究表明:与简单...     

长距离输水管线中空气阀和单向调压搭联合作用的水锤防护研究

在长距离输水管线中,当事故停泵时,管路会产生负压,甚至出现汽化和液注分离,如果不采取合理的防护措施会导致管线的破坏。根据气液两相水锤计算模型,结合某长距离输水工程水力过渡过程数值模拟计算,利用空气阀和单向调压塔联合作用,并配合泵后阀门2阶段关闭的防护技术,有效地控制了管线的水锤压力。     

设置气压式调压室的输水系统中缓闭止回阀作用的研究

由于设计、施工安装和运行操作等方面的缺陷和失误,意外地发生管路系统水锤事故的例子已经屡见不鲜。文中对水泵扬水的压力输水系统中设置气压式调压室和缓闭止回阀,建立了试验模型和相应的数学模型;进行了理论分析研究、数值模拟和试验研究;通过试验,验证了数值模拟的数学模型和计算程序,指出了缓闭止回阀使用的范围,为复杂管路系统流体过渡过程分析及研究提供了合理的试验和计算分析方法,为电站和泵站的优化设计提供了可靠的理论依据,对提高压力水系统的运行安全及降低工程成本具有现实意义。     

采用单向调压塔防止长输水管道水柱分离的研究

通过水锤防护的计算分析，提出了用单向调压塔防止“水柱分离”的技术方案，研制了经济实用的调压塔结构并组织了技术实施，取得了良好的水锤防护效果。现场试验结果与理论分析结果非常吻合，证明了本文采用的理论分析方法及提出的水锤防护措施是正确的。     

Analytical study on water hammer pressure in pressurized conduits with a throttled surge chamber for slow closure

This paper presents an analytical investigation of water hammer in a hydraulic pressurized pipe system with a throttled surge chamber located at the junction between a tunnel and a penstock,and a valve positioned at the downstream end of the penstock.Analytical formulas of maximum water hammer pressures at the downstream end of the tunnel and the valve were derived for a system subjected to linear and slow valve closure.The analytical results were then compared with numerical ones obtained using the method of characteristics.There is agreement between them.The formulas can be applied to estimating water hammer pressure at the valve and transmission of water hammer pressure through the surge chamber at the junction for a hydraulic pipe system with a surge chamber.     

水头压力及管道特性对水击波速变化的影响

把Pearsall提出的可变波速公式引入特征线法中，对二相流的水击波速在发生水击时的变化情况进行了计算分析，研究水中含有气泡的管路在水击时管道初始水头及管道特性等敏感因素对水击波速变化的影响，指出上游水头降低、相对管壁厚增加、管材弹性模量增加都会引起水击波速变化的加剧．     

泵系统中调压塔水锤防护特性的研究

本文针对万家寨引黄入晋工程总干一、二级泵站采用的级间串联、站内多台机组并联的复杂泵系统，应用水锤理论和带插值的特征线法，建立了多条进出水管道交汇的水泵并联和调压塔边界条件的数学模型，分析了在各种不同运行组合情况下事故停泵水力过渡过程中调压塔的水锤防护特性，研究了水泵出口阀关闭程序对管道系统压力和调压塔水位变化的影响，提出了确定调压塔经济断面的方法，得出了对工程优化设计有实际意义的结论。     

基于正交试验的单向调压塔结构优化研究

基于单向调压塔水锤防护原理,对调压塔直径、调压塔有效水深和补水管直径等3个关键参数,采用正交试验方法,比较分析各个参数对水锤防护效果的影响权重及其变化趋势,获得最优的单向调压塔设计方案,并通过现场测试,证明该设计方案的有效性。研究表明:在调压塔内水量充足的情况下,补水管直径对水锤防护效果影响最大,其次是塔内有效水深和调压塔直径;随着补水管直径的增加,最大水锤压力先减小后增加;而补水体积则逐渐增大,水泵最大倒转转速略有增加。