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1、ISSN1000-0054清华大学学报(自然科学版)2009年第49卷第3期w9CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2009,Vol.49,No.3http://qhxbw.chinajournal.net.cn有压管道的非恒定摩阻模型江春波,焦云乔,李丹(清华大学水利水电工程系,水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084)摘要:在有压管道水击计算中,传统准恒定摩阻模型不能快速瞬变流速度剖面是一个随时间变化的量,摩擦准确描述快速瞬变流动过渡过程。该文介绍在快速瞬变流数阻力产生机理复杂,因此这种简化必然造成计
2、算结值模拟中应用最为广泛的两类非恒定摩阻模型:物理理论果的偏差,具体体现在不能准确描述压力波的波形基础模型和准恒定流经验修正模型,前者以引入历史速度权畸变、不能描述压力波幅值的衰减以及不能准确反函数为特点,后者考虑非恒定流加速度对摩阻项的影响。该映流速分布。以锦屏二级水电站为例,引水管道系统文比较了两类非恒定摩阻模型的优缺点、适用范围以及研究复杂,边界条件多样,电站对于快速瞬变过渡过程的发展方向和待解决问题等,得出的结论是物理理论基础模型对于快速瞬变层流过渡过程有较好的应用性;经验修正模响应方式不仅与过渡过程极值有关,也与压力波值型则适用于高Re紊流快
3、速瞬变过渡过程。衰减规律以及流速分布有关。这就要求更准确理解关键词:非恒定摩阻模型;瞬变流;水力过渡非恒定摩阻产生机理,采用更精确的摩阻模型来描述非恒定流动过渡过程。中图分类号:TE832文献标识码:A本文重点介绍两类非恒定摩阻模型:以Zielke文章编号:1000-0054(2009)03-0347-05模型为代表的加权函数模型和以Brunone模型为代表的经验修正模型。这两类模型分别对于非恒定层Transientfrictionmodelsinpressurized流以及非恒定湍流有很好的应用性,是现阶段研究pipes历史较长理论较成熟的两类实用非
4、恒定模型。另有JIANGChunbo,JIAOYunqiao,LIDan研究者从摩阻产生机理即非恒定流瞬时横截面流速(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering,分布入手研究非恒定摩阻模型,这一类模型适用于DepartmentofHydraulicEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)描述非恒定流微观运动要素。Abstract:Quasi-steadyanalysisoffrictionlossesinpipeflowcannot1准恒定摩
5、阻模型accuratelypredictthelossesfortransientflowsceneries;therefore,一维流动的水击基本控制方程:transientflowfrictionmodelsweredevelopedtopredicthydraulic2transientswithunsteadyhydraulicresistances.ThisarticleHaV+=0,(1)introducesunsteadyfrictionmodelsthatbasetheextrafrictiontgtlossesonthehis
6、toryoftheweightedaccelerationsduringtheH1Vtransientphenomenaorontheinstantaneousflowaccelerationwitha++Js+Ju=0.(2)xgtsecondgroupofmodelsthatassumethatthewallshearstressduetotheflowvariationsisproportionaltotheflowacceleration.The其中:H是水头,V是断面平均流速,a为波速;Jscomparisonshowsthatthe
7、resultswiththeweightedacceleration和Ju分别为恒定和非恒定摩擦力引起的单位长度modelagreesbetterwithexperimentaldatainthelaminarflow,水头损失系数,即恒定摩阻项和非恒定摩阻项。非恒whilethewallshearstressmodelagreesbetterwithexperimentaldatainthehighReflow.定管道流动的总摩阻项Jf等于Js和Ju之和。Keywords:unsteadyfrictionmodel;transientflow;hyd
8、raulic在传统准恒定模型中,通常假定非恒定流速度transients收稿日期:2008-0
