长距离调水系统的瞬变流模拟与控制
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

第3章 调水工程中的边界模型

3.1 瞬变流的基本边界类型

调水工程中瞬变流模拟的主要目的是分析和预测从一种恒定状态过渡到另一种恒定状态的水流变化过程中,管路的流量、压力等水力参数随时间的变化过程。边界条件是指决定水流运动的起始条件、边界壁面特性,以及控水设备和建筑物的调控过程。为了分析方便,本书将非恒定水流运动的边界条件分为状态边界条件、固定边界条件和动态边界条件。这些边界条件是决定整个过渡过程的约束条件,包括过渡过程的起始条件和水流运动的约束边界条件,以及激发瞬变水流的动态边界条件。

1.状态边界条件

状态边界条件是指水流在某一时刻的瞬时形态,这一时刻通常被选择作为瞬变流计算的起始时刻。为了计算方便,通常选择瞬变水流发生前的某一恒定时刻作为瞬变流模拟的起始时刻,这样做的好处是能够根据上下游水位等已知的基本条件,通过解算恒定流的方式获得每个节点起始时刻的初始水力参数,如压力、流速等主要参数。

2.固定边界条件

本书所指的固定边界条件是指在整个瞬变流过程中不随时间变化的固定的物理壁面边界条件,如管道、隧道、调节池和压力罐等。这类边界条件在整个瞬变流过程中不会主动激发水流形态的改变,但它们可以依据固有的特性对水流产生特有的非恒定约束和响应过程。

3.动态边界条件

本书所指的动态边界条件是指在整个瞬变流过程中可能动态发生变化的边界条件,如弧形闸门、阀门、水轮机导叶、水泵等可以主动开启和关闭变化的控制边界条件,以及进出口的水位压力等可以主动改变的边界条件等。这类边界条件通常是激发水流发生瞬变变化的诱发因素,在整个水流变化中,通常需要有一个或多个动态边界条件存在,才会导致非恒定流过程的发生。