基于KBM法的气垫式调压室涌波显式解析解研究

发布时间：2021-07-04 06:52

　　调压室涌波计算是水电站引水系统设计和优化的重要内容。为解决现有调压室涌波隐式计算公式应用困难、显示计算公式通用性差等问题,本文通过建立统一的气垫式调压室室内气体体积与水位关系,考虑过渡过程流量变化状态和系统阻力、阻抗作用特点,推导出对各种体型均适用的气垫式调压室水位涌波方程,分别以稳定终了、初始稳定时刻为基准,采用KBM渐近法求得其水位涌波及相关极值的显示解析计算公式,并分析了不同基准的公式误差。这些公式求解方便,其中以稳定终了为基准的公式计算误差可控制在1%以内,且对各种体型的气垫式调压室及开敞式调压室均适用。 

【文章来源】：水力发电学报. 2020,39(08)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

算例电站引水系统平面布置及计算参数Fig.3Planelayoutandcalculationparametersofwaterconveyancesysteminahydropowerstation

欧传奇，等：基于KBM法的气垫式调压室涌波显式解析解研究21位波动范围内（受气垫抑制一般较小）可用线性方程表示：10s10b12Vk(kL)k[k(ZZ)]k(kZ)（6）式中：sL为室内水深，m；bZ为上底板高程，m；0k、1k、2k为常系数，由调压室体型确定。对于等面积气垫式调压室，0k为总折算高度，1k为断面面积，2k为折算顶高程。对于其他非等面积气垫式调压室，选取正常波动范围气体体积与水位的两组参数（1Z，1V）、（2Z，2V），可由下式确定：212112122121VVVZVZkkZZVV；（7）（a）圆台型（圆台体）（b）圆钢管型（卧式圆柱体）（c）球型（球体）（d）组合型（卧式圆柱体+倒圆锥体）图1气垫式调压室的体型类型Fig.1Differentshapesofaircushionsurgechambers(ASC)图2不同体型的气垫式调压室室内气体体积与水深的关系Fig.2RelationshipbetweengasvolumeandwaterdepthforASCSofdifferentshapes1.2刚性方程推导分别以下标“1”、“2”表示初始稳定状态和过渡过程终了稳定状态。当以过渡过程终了稳定状态为基准时，令水位涌波幅值z为：2zZZ（8）1.2.1室内气体压力与涌波的关系由式（3）、式（6）、式（8）可得：

欧传奇，等：基于KBM法的气垫式调压室涌波显式解析解研究21位波动范围内（受气垫抑制一般较小）可用线性方程表示：10s10b12Vk(kL)k[k(ZZ)]k(kZ)（6）式中：sL为室内水深，m；bZ为上底板高程，m；0k、1k、2k为常系数，由调压室体型确定。对于等面积气垫式调压室，0k为总折算高度，1k为断面面积，2k为折算顶高程。对于其他非等面积气垫式调压室，选取正常波动范围气体体积与水位的两组参数（1Z，1V）、（2Z，2V），可由下式确定：212112122121VVVZVZkkZZVV；（7）（a）圆台型（圆台体）（b）圆钢管型（卧式圆柱体）（c）球型（球体）（d）组合型（卧式圆柱体+倒圆锥体）图1气垫式调压室的体型类型Fig.1Differentshapesofaircushionsurgechambers(ASC)图2不同体型的气垫式调压室室内气体体积与水深的关系Fig.2RelationshipbetweengasvolumeandwaterdepthforASCSofdifferentshapes1.2刚性方程推导分别以下标“1”、“2”表示初始稳定状态和过渡过程终了稳定状态。当以过渡过程终了稳定状态为基准时，令水位涌波幅值z为：2zZZ（8）1.2.1室内气体压力与涌波的关系由式（3）、式（6）、式（8）可得：

【参考文献】：
期刊论文
[1]采用Excel求解气垫式调压室水位涌波过程[J]. 欧传奇.  人民长江. 2009(19)
[2]气垫式调压室气体多变指数合理取值分析[J]. 欧传奇,刘德有,陈广志.  人民黄河. 2009(07)
[3]气垫调压室涌浪幅值解析计算[J]. 张健,索丽生,刘德有.  水力发电学报. 2001(01)
[4]气垫调压室甩负荷涌浪计算公式[J]. 范波芹,张健,华明,刘德有.  河海大学学报(自然科学版). 2000(04)
[5]拟线性系统振动问题的KBM法[J]. 唐续俞.  华南理工大学学报(自然科学版). 1999(09)



本文编号：3264270