检索结果-内蒙古大学图书馆

水科学进展 2004年第6期15卷 717-722页

作者：刘德有索丽生河海大学水利水电工程学院江苏南京210098

通过数学分析证明,在不计局部水头损失时,目前常用的几种简化刚性数学模型的最大气压计算结果相等,并与管道内初始充水段长度无关。但算例表明,对于初始充水段较短或滞留气团体积很小情况,这些简化模型的计算误差将达到不容忽视的程度,... 详细信息

通过数学分析证明,在不计局部水头损失时,目前常用的几种简化刚性数学模型的最大气压计算结果相等,并与管道内初始充水段长度无关。但算例表明,对于初始充水段较短或滞留气团体积很小情况,这些简化模型的计算误差将达到不容忽视的程度,甚至导出错误结论。笔者导出的完整刚性数学模型,弥补了简化模型的不足,同时指出了刚性模型的理论缺陷和适用条件。

关键词：管道瞬变流滞留气团水锤刚性模型

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水流冲击管道内滞留气团现象的VOF模型仿真分析

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计算力学学报 2009年第3期26卷 390-394页

作者：刘德有周领索丽生王丰河海大学水利水电工程学院南京210098

针对复杂管道系统内水流冲击滞留气团现象,采用VOF模型(Volume of Fluid Model)进行了数值模拟计算,并与一维模型进行了比较计算分析,结果表明:系统的最大压力并不总是气团的最大压力,有可能还会叠加水体对管壁的撞击而形成的突然升高... 详细信息

针对复杂管道系统内水流冲击滞留气团现象,采用VOF模型(Volume of Fluid Model)进行了数值模拟计算,并与一维模型进行了比较计算分析,结果表明:系统的最大压力并不总是气团的最大压力,有可能还会叠加水体对管壁的撞击而形成的突然升高压力。与实验实测结果的比较分析表明:采用VOF模型,能够较精细地仿真水流冲击滞留气团现象的气团形态、流场结构以及压力分布等的变化过程,其压力数值计算结果与实验实测基本吻合,其计算误差明显小于现有一维模型的计算误差,是深入研究该复杂瞬变流现象的有效方法。

关键词：瞬变流 VOF模型滞留气团数值模拟实验实测

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深隧系统多工况入流冲击滞留气团分析

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 685-690页

作者：汪怡然俞晓东刘甲春张健徐辉河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 宁波大学可持续排水实验室浙江宁波315211

深隧系统作为一种有效的城市内涝防治措施,在多竖井入流时存在气团滞留,可能引发压力振荡等问题,从而威胁系统的运行安全.依托苏州河段深隧工程,建立双竖井单隧洞深隧系统模型,采用计算流体力学方法进行数值计算,并通过模型充水试验进... 详细信息

深隧系统作为一种有效的城市内涝防治措施,在多竖井入流时存在气团滞留,可能引发压力振荡等问题,从而威胁系统的运行安全.依托苏州河段深隧工程,建立双竖井单隧洞深隧系统模型,采用计算流体力学方法进行数值计算,并通过模型充水试验进行验证,分析多工况入流冲击所导致的气团滞留对压力波动的影响,并总结其规律.结果表明:在设计入流工况下,3.5%的气团滞留可导致最大压力达到35.36 m,相当于控制水位竖井静压的1.77倍;当竖井总入流量恒定时,流量分配对压力的影响较小,而对称入流时极值压力最大,比单侧入流分别偏高3%和6%;在对称入流情况下,随着总入流量的增加,气团的最大压力会先增加后趋于稳定,在总入流量为116 m^(3)/s时,相较于29 m^(3)/s时增大约30%.

关键词：瞬变流数值计算深隧系统滞留气团

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输水管线启动填充过程含滞留气团瞬变流数值模拟

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水利水电科技进展 2021年第5期41卷 1-7页

作者：周领刘静黄坤刘德有河海大学水利水电学院江苏南京210098

针对长距离输水管道系统启动填充过程中水流冲击滞留气团的水气耦合瞬变流现象,考虑水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多气团间的相互作用,推导建立含多段滞留气团的输水管线启动填充过程的数学模型。提出采用局部插... 详细信息

针对长距离输水管道系统启动填充过程中水流冲击滞留气团的水气耦合瞬变流现象,考虑水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多气团间的相互作用,推导建立含多段滞留气团的输水管线启动填充过程的数学模型。提出采用局部插值法动态追踪水气交界面,采用特征线法对数学模型进行求解。计算结果与试验结果的对比验证了该模型能够准确地模拟多段滞留气团的瞬变压力。算例分析表明,对于含1段滞留气团情况,随着气团长度增大,气团最大压力先增大后减小;随着阻断水体长度增大,气团最大压力逐渐增大。对于含2段滞留气团的情况,随着气团间阻断水体长度的增大,系统最大压力交替出现于上、下游气团。

关键词：输水管道瞬变流填充过程滞留气团水气耦合数值模拟

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基于TFM模型的滞留气团数值模拟方法及PIV试验研究

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排灌机械工程学报 2023年第1期41卷 50-55页

作者：罗爽陈奇刘霞蒋劲彭宇武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072 湖北省水利水电科学研究院湖北武汉430070 湖北省水利水电科技推广中心湖北武汉430070

为了研究有压输水管路局部高点处滞流气团的运动特性,寻求更为有效的数值模拟方法,基于双流体模型(TFM)构建滞流气团的两相瞬时流场,并与VOF模型的预测结果进行对比分析.通过粒子图像测速系统(PIV)对滞流气团局部流场的速度分布进行测量... 详细信息

为了研究有压输水管路局部高点处滞流气团的运动特性,寻求更为有效的数值模拟方法,基于双流体模型(TFM)构建滞流气团的两相瞬时流场,并与VOF模型的预测结果进行对比分析.通过粒子图像测速系统(PIV)对滞流气团局部流场的速度分布进行测量,进一步验证前期构建数值模拟方法的合理性.结果表明:局部高点气团随水流下倾运动中,气团前端水流极大的速度梯度使区域流态紊乱导致气团表面张力无法维持气团形状而发生破碎;VOF模型无法模拟气液两相的相对运动,其预测出的气团运动速度要明显大于实际值;而TFM模型充分考虑了相间动量传递和相对速度的影响,能够更准确地预测滞流气团的流场速度分布和运动特性.

关键词：粒子图像测速滞留气团计算流体动力学双流体模型多相流

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水流冲击多段滞留气团的三维数值模拟

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排灌机械工程学报 2021年第3期39卷 264-269页

作者：卢坤铭周领刘静河海大学水利水电学院江苏南京210098

针对水气两相瞬变现象,充分考虑了水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多段气团间相互作用,采用三维CFD方法对起伏管道内含多段滞留气团的水气两相作用进行建模和模拟,选择Standard k-ε湍流模型进行模拟研究,将三维计... 详细信息

针对水气两相瞬变现象,充分考虑了水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多段气团间相互作用,采用三维CFD方法对起伏管道内含多段滞留气团的水气两相作用进行建模和模拟,选择Standard k-ε湍流模型进行模拟研究,将三维计算结果、现有一维模型计算结果与试验结果进行对比分析,并通过水气两相分布图展现动态变化过程.结果表明:与一维模型相比,三维CFD模型能够更为准确地模拟起伏管道内瞬变压力波动,并且能够清楚描述水气掺混、耦合的动态变化.水流冲击初始两段滞留气团压力波动曲线显示,多气团间的瞬变压力并非同步变化,可能呈现多气团峰值压力交替出现的情况,这与初始气团长度密切相关.水气交界面自由变化,阻断水体长度时刻发生变化,当水体运动到管道弯曲处时会产生新的阻断水体,将气团分成若干部分.

关键词：瞬变流输水管道 CFD数值模拟水气耦合滞留气团

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起伏管道内水流冲击滞留气团的三维动态特性模拟

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排灌机械工程学报 2020年第4期38卷 384-389,402页

作者：卢坤铭周领曹波刘德有王欢河海大学水利水电学院江苏南京210098 国网新源水电有限公司新安江水力发电厂浙江建德311600

采用三维CFD方法对起伏管道内水-气耦合作用的过程进行建模和模拟,研究气团压缩-膨胀-变形的三维动态特性.在考虑气团压缩性、水体弹性基础上,采用Standard k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε这3种湍流模型进行模拟研究,并将三维计算结... 详细信息

采用三维CFD方法对起伏管道内水-气耦合作用的过程进行建模和模拟,研究气团压缩-膨胀-变形的三维动态特性.在考虑气团压缩性、水体弹性基础上,采用Standard k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε这3种湍流模型进行模拟研究,并将三维计算结果、现有一维模型计算结果与试验结果进行了对比分析.结果表明:与一维模型相比,所采用的三维CFD模型能够较准确地模拟起伏管道内水流冲击滞留气团瞬变过程中气水形态变化和压力波动;Standard k-ε湍流模型能够较好地模拟压力峰值和波动周期,RNG k-ε、Realizable k-ε湍流模型次之;整个过程中,水-气两相互相掺混,水-气交界面自由变化,并不垂直于管道中心线,与管道中心线呈一定的夹角存在;三维CFD计算结果可以很好地模拟较短长度气团的动态特性变化.

关键词：起伏管道滞留气团水-气耦合动态特性瞬变流

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管道滞留气团运动特性PIV实验与数值模拟

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水力发电学报 2019年第5期38卷 72-80页

作者：黄浩成陈奇蒋劲廖志芳刘来全谈凯武汉大学水力机械过渡过程教育部重点实验室武汉430072 湖北省水利水电科学研究院武汉430070 博纳斯威博纳斯威阀门有限公司天津300350

为研究有压输水管道水流速度和局部高点的管道角度等因素对局部高点滞留气团运动特性的影响,搭建有压管道局部高点滞流气团实验平台,通过激光粒子测速系统(PIV)对局部高点处的流速进行测量;结合RSM湍流模型结合VOF多相流模型,构建局部... 详细信息

为研究有压输水管道水流速度和局部高点的管道角度等因素对局部高点滞留气团运动特性的影响,搭建有压管道局部高点滞流气团实验平台,通过激光粒子测速系统(PIV)对局部高点处的流速进行测量;结合RSM湍流模型结合VOF多相流模型,构建局部高点气-液两相流体动力学模型进行数值模拟,分析管内流速、局部高点角度和气团体积对有压管道排气性能的影响。研究结果表明,随着水流速度增大,局部高点滞留气团呈现三种状态,即无气泡产生、气团产生气泡且部分被排出、气团一次性被排出;在其他条件相同时,若气体大于一定体积,一次性将气体携带出局部高点所需的水流速度增幅将减缓;局部高点角度越大,一次性将气体携带出局部高点所需的水流速度越大。

关键词：重力输水管道滞留气团 PIV测量技术运动特性

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长距离有压输水工程滞留气团迁移特性模拟研究

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水利水电技术(中英文) 2024年

作者：牛子厚陈文学穆祥鹏崔巍包娟中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室

【目的】水气耦合作用及其模拟方法一直都是长距离有压输水管道水力学领域的科学难题，对比不同水气二相流模型对水气耦合作用的模拟效果，对长距离有压输水管道滞留气团演变与迁移过程研究具有重要意义。【方法】采取VOF、CLSVOF、CFD-... 详细信息

【目的】水气耦合作用及其模拟方法一直都是长距离有压输水管道水力学领域的科学难题，对比不同水气二相流模型对水气耦合作用的模拟效果，对长距离有压输水管道滞留气团演变与迁移过程研究具有重要意义。【方法】采取VOF、CLSVOF、CFD-PBM三种水气二相流模型对水流冲击管道盲端滞留气团的瞬变流案例展开模拟，从气团瞬变压力、气团形态变化等方面展开对比分析。【结果】结果显示：三种模型模拟第一波峰处最大压力的误差范围为0.78m～1.45m，第一波谷处最小压力误差范围为-0.55m～-0.03m，对于瞬变压力的模拟误差均在可接受范围内；CLSVOF模型模拟气团的破碎和聚并效果优于VOF和CFD-PBM模型，更适用于长输管道滞留气团的迁移问题分析。【结论】结果表明：采用CLSVOF模型，模拟了长输管道滞留气团在水流冲击下的迁移过程，发现滞留气团与水流之间存在明显的流速差，在水流拖曳作用下，气团以段塞流形式向下游输移，并通过流型图验证了模拟结果的正确性，证明了CLSVOF模型在长距离输水管道滞留气团迁移演变模拟方面的适用性。

关键词：瞬变流 CFD 数值模拟有压输水管道滞留气团流型

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管内水流冲击滞留气团的CFD模拟方法验证

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水电能源科学 2016年第12期34卷 110-113页

作者：马佳杰周领刘德有王欢潘天文河海大学水利水电学院江苏南京210098

在输/排水管道的快速填充过程中常会出现含滞留气团的复杂气—水两相瞬变流,极有可能引发异常的压力波动,从而导致严重的水力过载甚至爆管事故。目前,对于这种特殊瞬变流现象的研究基本采用一维方法或观测视角,无法准确反映气团的动态... 详细信息

在输/排水管道的快速填充过程中常会出现含滞留气团的复杂气—水两相瞬变流,极有可能引发异常的压力波动,从而导致严重的水力过载甚至爆管事故。目前,对于这种特殊瞬变流现象的研究基本采用一维方法或观测视角,无法准确反映气团的动态特性。为此,基于计算流体力学(CFD)模拟方法,采用5种湍流模型对该瞬变流问题进行了二维(2D)数值模拟,并将其瞬态压力、水气耦合分布模拟与试验结果进行比较。结果表明,CFD模拟方法能有效模拟水气分布及压力动态变化;标准κ-ε和标准κ-ω模型计算的最大压力误差较小,RNG模型的压力波动周期吻合度最好,两种κ-ω模型的气团模拟效果欠佳。

关键词：有压管道滞留气团瞬变流数值模拟湍流模型

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