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公开(公告)号：CN105512363B
公开(公告)日：2018-10-23
申请号：CN201510833139.9
申请日：2015-11-25
Applicant: 河海大学 , 宿迁市河海大学研究院
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种基于Godunov格式的有压管道中水柱分离的模拟方法，该方法首先将计算域离散成计算网格单元，建立瞬变流基本微分方程的离散格式；然后采用时空均为二阶精度的Godunov格式求解纯对流时，单元控制体的数值通量；接着，基于二阶Runge‑Kutta离散格式的时间算子分裂法，在纯对流控制方程的解中引入源项，从而得到最终解的二阶显式有限体积法(FVM,Finite Volume Method)Godunov格式；最后，根据算得的压力判定是否发生水柱分离：若已形成，则进行水柱分离模块计算；反之，进入下一时步计算。此外，本发明通过引入斜率限制器来抑制虚假的数值振荡。本发明可对输水管道系统中瞬变蒸汽空化现象进行准确、严格的数值模拟和瞬变分析，从而达到规避工程风险，保护水利系统的安全的目的。
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公开(公告)号：CN105302997B
公开(公告)日：2018-10-23
申请号：CN201510827880.4
申请日：2015-11-25
Applicant: 河海大学 , 宿迁市河海大学研究院
Abstract: 本发明公开了一种基于计算流体动力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)的液柱分离‑弥合水锤的模拟方法，通过三维建模、网格划分，首先进行水体单相可压稳态计算，得到稳态流场；然后进行液柱分离气液两相瞬变流动计算；最后，利用后处理软件对计算结果进行处理。本发明在同时考虑水体、蒸汽压缩性的基础上，考虑气液之间质量传输，且无需区分液柱分离类型，从而在一定程度上简化了数学模型及其求解方法，模拟准确度较高，且不会出现类似一维模拟中的不真实的压力脉冲，并实现了液柱分离过程中空穴初生—发育—溃灭过程的可视化。
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公开(公告)号：CN119538464A
公开(公告)日：2025-02-28
申请号：CN202411611571.9
申请日：2024-11-12
Applicant: 河海大学
IPC: G06F30/18 , G06F30/28 , G06F113/08 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开了一种基于一维气水流体模型的管道多流态FVM模拟方法，包括如下步骤：构建并改进管道非定常气水流体模型一维控制方程，使得该方程能同时满足塞状瞬态流、有压水锤瞬态流和自由表面瞬态流，并通过统一的求解框架实现不同流态之间的无缝衔接。采用“罗·菲利普”格式的有限体积法(FVM法)对三种流态进行统一求解，克服了不同流态适用热力学基本关系和波速方程差异的挑战，使改进的一维多方程流体模型能够同时模拟多种流态。最后用该模型对三种流态的模拟进行了模型评价验证。本发明方法为实际长距离输水系统、雨洪系统、长距离供水系统的实时控制模拟提供了稳定性和精度保障，对提升这些复杂水利工程的模拟精度和可靠性具有重要意义。
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公开(公告)号：CN119476122A
公开(公告)日：2025-02-18
申请号：CN202411621922.4
申请日：2024-11-14
Applicant: 河海大学
IPC: G06F30/28 , G06F113/08 , G06F119/14 , G06F111/10 , G06F113/14 , G06F111/08
Abstract: 本发明公开了一种考虑大型多竖井管道的改进混合流模拟方法，提出了改进混合流模型，将水体的两相组分法和离散气体相结合，并用随机选择法和高得诺夫型有限体积法结合求解，并考虑实际多竖井布局和大尺寸工程案例的适用性，可以改进混合流模拟的准确性、稳定性和实际适用性，准确定量表征混合流模拟中水气两相流的动态压力特性，并详细揭示了多竖井布局和比尺效应对混合流模拟的影响效应，对实际工程考虑大型多竖井复杂布局的混合流模拟和水力安全指导具有重要意义。
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公开(公告)号：CN119294302A
公开(公告)日：2025-01-10
申请号：CN202411528236.2
申请日：2024-10-30
Applicant: 河海大学
IPC: G06F30/28 , G06F17/11 , G06F17/13 , G06F119/14 , G06F111/10 , G06F113/08
Abstract: 本发明公开了一种适用于大尺度输水系统纳入气体动态特性的模拟方法。该方法推导了气体的连续性方程和动量方程，构建代表气体动态特性的密度、波速、流速、参数的相关性；采用特征线法进行气体控制拟线性双曲偏微分方程的变换，将其转化为常微分方程并求解特征值；在水气交界面处联立推导后水体及气体全微分方程进行充水管道全域求解。本发明为快速填充过程的气水瞬变流现象开发了一种纳入气体动态特性考虑的有压弹性水柱充填模型，其提出的纳入气体特性考虑的模型模拟结果与考虑气体压力变化与气体体积变化呈相关性的模型模拟结果对比，前者可以反映气体内不同节点压力变化的区别，后者仅认为气体内部所有区域压力一致，两种模型模拟结果与实验数据对比表明，纳入气体特性的气水瞬变流模型更加准确，特别是在大尺度管道系统中，不考虑气体特性的模型将低估压力瞬变过程中的压力峰值。
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公开(公告)号：CN118395225A
公开(公告)日：2024-07-26
申请号：CN202410337399.6
申请日：2024-03-23
Applicant: 河海大学
IPC: G06F18/24 , G06F30/20 , G06F18/10 , G06F18/22 , G06F111/10 , G06F113/08 , G06F119/14 , G06F119/10 , G06F113/14
Abstract: 本发明公开了考虑采用匹配模式法进行输送管道离散阻塞检测的方法，包括如下步骤：选取多个频率作为离散阻塞检测频率；计算每一个频率的压力水头，并使用有无离散阻塞的压力水头差作为计算数据；绘制关于离散阻塞位置LB的|Y|2图像，将相对较高幅值|Y|2对应的LB作为离散阻塞位置估计的备选值；对下一个测量位置重复前面步骤，若上一步中的局部最大值仍然是新测量位置的局部最大值，则考虑为离散阻塞估计位置；如果在前述步骤中确认只存在一个离散阻塞位置，那么就可以对离散阻塞水头损失系数进行估算。本发明经过对频域中离散阻塞水锤波解耦模型的严密推导，提出了一种基于全波形反演的创新离散阻塞检测方法，其优势包括：(1)在嘈杂环境中能够精确定位单个离散阻塞；(2)如果两个离散阻塞的间距不小于最小检测波的二分之一波长，本发明能够准确检测这两个离散阻塞的位置。
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公开(公告)号：CN109918787B
公开(公告)日：2021-05-11
申请号：CN201910173947.5
申请日：2019-03-08
Applicant: 河海大学
IPC: G06F30/23 , G06F30/28 , G06F113/08 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开了一种基于有限体积法的输水管道内水气两相均质流的模拟方法，这种方法基于非守恒的形式；通过有限体积法对模型管道在时间和空间上进行离散；接着，通过含有TVD的MUSCL‑Hancoke格式，得到重建的流动变量，使其具有二阶精度；接着，求解模型内部界面处黎曼解进而得到计算界面通量值；接着，针对模型的边界条件，使用牛顿迭代法利用黎曼不变量等到二阶的边界值；再接着，在模型中进入了源项，通过数值方法进行离散，使其具有二阶精度；最后，基于初始给定的参数(自由气体含量、常压下纯水水锤波速等)，模拟出任意时刻管道内的压力波动。结果表明，相较于传统的守恒形式均质流模型，该模型的计算精度和计算效率更高。
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公开(公告)号：CN112287593A
公开(公告)日：2021-01-29
申请号：CN202011221412.X
申请日：2020-11-05
Applicant: 河海大学
IPC: G06F30/25 , G06F30/28 , G06F113/08 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开了一种考虑动态摩阻的光滑粒子法的管道瞬变流模拟方法和设备，建立考虑动态摩阻的管道水力瞬变流基本微分方程；将管道分为N个粒子，建立粒子上通量的改进光滑粒子法的核近似方程；采用粒子近似法，将改进光滑粒子法核近似方程转化为改进光滑粒子法的粒子离散方程，通过所述管道水力瞬变流基本微分方程以及所述改进光滑粒子法的粒子离散方程，得到改进光滑粒子法的求解格式；基于所述改进光滑粒子法的求解格式，通过欧拉积分法，得到下一时刻每个粒子对应的压力和速度。本发明可对输水管道系统中瞬变流进行精确计算和模拟分析，能够保证输水管道系统的安全运行，同时，丰富了瞬变流研究的基本理论。
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公开(公告)号：CN111985166A
公开(公告)日：2020-11-24
申请号：CN202010756076.2
申请日：2020-07-31
Applicant: 河海大学
IPC: G06F30/28 , G06F17/11 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开了一种隐式考虑动态摩阻的管道水力瞬变模拟方法和存储介质，建立管道水力瞬变数学模型的控制方程；在FVM体系下，将管段分为N个控制体，建立计算网格，将管道水力瞬变数学模型的控制方程转化为黎曼问题的求解格式；根据黎曼问题求解格式，采用二阶Godunov格式计算网格内部控制体交界面通量，通过加入虚拟控制体求解边界控制体交界面通量，进而得到每个控制体的流体变量。本发明提出利用改进的Brunone动态摩阻模型的二阶Godunov格式来模拟水锤问题，并提出了计算边界控制体的虚拟控制体方法，可以更好解决现有模拟管道水力瞬变特性方法中不准确、不高效的问题。
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公开(公告)号：CN106777770B
公开(公告)日：2017-12-26
申请号：CN201710012760.8
申请日：2017-01-09
Applicant: 河海大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种基于有限体积法的输水管道中空穴流的模拟方法，该方法首先构建含自由气体的瞬变流基本控制方程；然后根据有限体积法(FVM,Finite Volume Method)建立含自由气体的网格系统，并离散控制方程；接着，采用时空均为二阶精度的Godunov格式计算纯对流时控制单元界面处的通量；再接着，在上述解中引入源项，得到离散方程解的二阶显式FVM‑Godunov格式；最后，根据计算得到的压力采用两种方法修正压力并计算气穴体积。此外，本发明通过引入斜率限制器来抑制虚假的数值振荡。而压力修正系数C‑ap的引入，成功考虑了自由气体、空穴对压力的影响，且消除了空穴流压力峰值附近的非真实脉冲，从而更准确地模拟输水管道系统中的空穴现象。
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