基于玻尔兹曼网格法的断流弥合水锤数值计算
发布时间：2022-02-20 13:53
城市供热、供水系统中,因事故停泵、阀门突然启闭等情况,常常会在管道系统中产生瞬变流动现象。当管内某处压强降低至水的饱和蒸汽压力,水会汽化并汇集成蒸汽空腔,截断水流造成水柱分离现象。当分离的液柱再弥合,将形成强烈的断流弥合水锤,可能导致管线破裂,损坏泵、阀门等管线设备,造成严重事故。因此对有压管道进行水力瞬变分析,预测并防止水锤的发生具有重要的意义。特征线法理论严密、计算准确,是目前比较常用的瞬变流计算方法;玻尔兹曼网格法建立于分子动理论,兼具宏观与微观模型的优势,其介观背景可以清楚的描述流体内部之间的相互作用,因而在描述多组分、多相流中具有广阔的应用前景。本课题基于玻尔兹曼网格法相关理论,对有压管道内的断流弥合水锤问题,展开了以下研究:首先,阐述玻尔兹曼网格法与特征线法的瞬变流（无断流弥合现象）模型,分别模拟计算了单管系统算例和阜新市引白水源工程输水管线的关阀水锤。模拟结果表明,两种方法所得的压头-流量曲线几乎完全重合,说明玻尔兹曼网格法可以用来计算工程上的无断流弥合瞬变流,而且具有较高的精度。其次,建立玻尔兹曼网格法与特征线法的断流弥合水锤模型,依据文献中实验台的基础数据,分别使用两...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国内外文献综述的简析
1.3 本课题主要研究的内容
第2章 有压管道的瞬变流分析
2.1 瞬变流基本微分方程
2.1.1 连续性方程
2.1.2 运动方程
2.2 特征线法
2.2.1 特征线方程
2.2.2 有限差分方程
2.2.3 边界条件
2.3 玻尔兹曼网格法原理
2.3.1 麦克斯韦——玻尔兹曼分布函数
2.3.2 玻尔兹曼输运方程
2.3.3 BGK近似模型
2.3.4 玻尔兹曼网格方程
2.3.5 Chapman-Enskog展开
2.3.6 数值计算演化过程
2.3.7 边界条件
2.4 玻尔兹曼网格法水锤计算模型
2.4.1 模型推导
2.4.2 相似处理
2.4.3 边界条件
2.5 本章小结
第3章 有压管线中关阀水锤的数值计算
3.1 关阀水锤数值计算
3.1.1 管路暂态数值计算流程
3.1.2 线性关阀瞬变分析
3.1.3 瞬间关阀瞬变分析
3.2 输水管线数值计算
3.2.1 工程概况
3.2.2 数值计算结果分析
3.3 本章小结
第4章 有压管线中断流弥合水锤的数值计算
4.1 断流弥合水锤简介
4.1.1 水柱分离过程
4.1.2 水柱弥合压力增值
4.1.3 断流空腔的分类
4.2 断流弥合水锤模型建立
4.2.1 DVCM模型
4.2.2 玻尔兹曼断流弥合水锤模型
4.3 断流弥合水锤数值计算
4.4 输水管线数值计算
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical Simulation for Two-Phase Water Hammer Flows in Pipe by Quasi-Two-Dimensional Model[J]. Tae Uk Jang,Yuebin Wu,Ying Xu,Qiang Sun. Journal of Harbin Institute of Technology. 2016(02)
[2]基于改进型多目标遗传算法的含气水锤防护方案优化研究[J]. 杨祖强,罗希,王文文. 水资源与水工程学报. 2014(01)
[3]一种模拟气液两相流的格子波尔兹曼改进模型[J]. 史冬岩,王志凯,张阿漫. 力学学报. 2014(02)
[4]用多松弛格子Boltzmann方法模拟三维水击波[J]. 李彦浩,程永光. 武汉大学学报(工学版). 2013(04)
[5]基于段塞流的通用气液两相流模型的建立与验证[J]. 王海燕,李玉星,蔡晓华,宋承毅,孟岚. 化工学报. 2013(10)
[6]基于格子波尔兹曼方法的回热器数值模拟[J]. 夏宇栋,陈曦,马诗旻,张华. 低温工程. 2012(05)
[7]不可压缩流体周期性流动格子波尔兹曼的边界处理[J]. 廖全,李隆键,崔文智. 重庆大学学报. 2010(12)
[8]基于双流体模型的管内气液两相流稳态计算方法[J]. 齐建波,罗丽华,董平省,康焯. 油气储运. 2009(02)
[9]压力供水管路断流弥合水锤防护措施及改进[J]. 蔡琦斌. 中国给水排水. 2007(22)
[10]输水管道水流对截留气团的冲击[J]. 郑源,张健,索丽生,刘德有. 水利学报. 2005(11)
博士论文
[1]格子Boltzmann方法基础理论研究及其在不可压缩流动中的应用[D]. 张良奇.重庆大学 2014
硕士论文
[1]断流空腔弥合水锤其防护的理论研究和数值模拟[D]. 文丹丹.西南石油大学 2015
[2]长距离输水气液两相流管道振动特性研究[D]. 廖伟宏.哈尔滨工业大学 2015
[3]长距离输水系统气液两相流试验及模型研究[D]. 王铁竹.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3635183
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国内外文献综述的简析
1.3 本课题主要研究的内容
第2章 有压管道的瞬变流分析
2.1 瞬变流基本微分方程
2.1.1 连续性方程
2.1.2 运动方程
2.2 特征线法
2.2.1 特征线方程
2.2.2 有限差分方程
2.2.3 边界条件
2.3 玻尔兹曼网格法原理
2.3.1 麦克斯韦——玻尔兹曼分布函数
2.3.2 玻尔兹曼输运方程
2.3.3 BGK近似模型
2.3.4 玻尔兹曼网格方程
2.3.5 Chapman-Enskog展开
2.3.6 数值计算演化过程
2.3.7 边界条件
2.4 玻尔兹曼网格法水锤计算模型
2.4.1 模型推导
2.4.2 相似处理
2.4.3 边界条件
2.5 本章小结
第3章 有压管线中关阀水锤的数值计算
3.1 关阀水锤数值计算
3.1.1 管路暂态数值计算流程
3.1.2 线性关阀瞬变分析
3.1.3 瞬间关阀瞬变分析
3.2 输水管线数值计算
3.2.1 工程概况
3.2.2 数值计算结果分析
3.3 本章小结
第4章 有压管线中断流弥合水锤的数值计算
4.1 断流弥合水锤简介
4.1.1 水柱分离过程
4.1.2 水柱弥合压力增值
4.1.3 断流空腔的分类
4.2 断流弥合水锤模型建立
4.2.1 DVCM模型
4.2.2 玻尔兹曼断流弥合水锤模型
4.3 断流弥合水锤数值计算
4.4 输水管线数值计算
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical Simulation for Two-Phase Water Hammer Flows in Pipe by Quasi-Two-Dimensional Model[J]. Tae Uk Jang,Yuebin Wu,Ying Xu,Qiang Sun. Journal of Harbin Institute of Technology. 2016(02)
[2]基于改进型多目标遗传算法的含气水锤防护方案优化研究[J]. 杨祖强,罗希,王文文. 水资源与水工程学报. 2014(01)
[3]一种模拟气液两相流的格子波尔兹曼改进模型[J]. 史冬岩,王志凯,张阿漫. 力学学报. 2014(02)
[4]用多松弛格子Boltzmann方法模拟三维水击波[J]. 李彦浩,程永光. 武汉大学学报(工学版). 2013(04)
[5]基于段塞流的通用气液两相流模型的建立与验证[J]. 王海燕,李玉星,蔡晓华,宋承毅,孟岚. 化工学报. 2013(10)
[6]基于格子波尔兹曼方法的回热器数值模拟[J]. 夏宇栋,陈曦,马诗旻,张华. 低温工程. 2012(05)
[7]不可压缩流体周期性流动格子波尔兹曼的边界处理[J]. 廖全,李隆键,崔文智. 重庆大学学报. 2010(12)
[8]基于双流体模型的管内气液两相流稳态计算方法[J]. 齐建波,罗丽华,董平省,康焯. 油气储运. 2009(02)
[9]压力供水管路断流弥合水锤防护措施及改进[J]. 蔡琦斌. 中国给水排水. 2007(22)
[10]输水管道水流对截留气团的冲击[J]. 郑源,张健,索丽生,刘德有. 水利学报. 2005(11)
博士论文
[1]格子Boltzmann方法基础理论研究及其在不可压缩流动中的应用[D]. 张良奇.重庆大学 2014
硕士论文
[1]断流空腔弥合水锤其防护的理论研究和数值模拟[D]. 文丹丹.西南石油大学 2015
[2]长距离输水气液两相流管道振动特性研究[D]. 廖伟宏.哈尔滨工业大学 2015
[3]长距离输水系统气液两相流试验及模型研究[D]. 王铁竹.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3635183
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3635183.html
