水利水电工程论文_半封闭气垫式调压室模型优化

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0 引 言

1 计算数学模型及其改进

1.1 现有模型的主要缺陷

    (1) 未严格区分2个性质不同的热力学过程，理论欠严谨。

    (2) 基于气体多变方程推导，气体压力计算式却不连续。

    (3) 气体多变指数取值简单化，依据不足欠妥当。

    (4) 需迭代求解隐式方程，而质量流量对相对压力的导数不连续。

    (5) 采用通气孔面积计算质量流量，未考虑其阻力特性。

1.2 计算数学模型的改进

    1.2.1 调压室底部节点控制方程

    1.2.2 入流与气室水深关系(连续方程)

    1.2.3 底部隧洞节点压力与室内水深关系(动量方程)

    1.2.4 半封闭气垫式调压室热力学补充方程

1.3 改进的计算模型主要特点

    (1) 基于最切合实际的假设推导出显式气体热力学补充方程。

    (2) 计算模型的通用性和适应性显著增强。

2 计算参数取值敏感性分析

2.1 体型结构尺寸的影响

2.2 通气阀(孔)CA的取值

2.3 大气温度变化与气体多变指数取值

3 水力及运行特性分析

3.1 大波动水力性能

3.2 水位波动稳定性能

    (1) 大波动稳定性较开敞式调压室要好。

    (2) 小波动稳定性与开敞式调压室相当。

3.3 结构及运行控制特性

    (1) 体型更优，布置灵活、施工方便。

    (2) 结构要求相对宽松，闭气要求易于实现。

    (3) 在改善阻抗设置上具有明显的优势。

    (4) 改造及运行方便，适宜增容改造工程。

4 结 论

文章摘要:为掌握半封闭气垫式调压室的水力特性,通过分析各类调压室共性特征、改进已有模型气体热力学过程的基本假定、统一方程形式和提升离散精度,推导并建立了完全由显式方程组成、易于编程电算、兼适用开敞式与气垫式的半封闭气垫式调压室水力计算数学模型。在此基础上,通过对主要计算参数取值、大波动水力性能、水位波动稳定性能、结构及运行控制开展研究和分析,系统地探讨了半封闭气垫式调压室的水力特性。研究结果表明:该类调压室能自适应运行,性能良好,结构简单,改造方便,兼有开敞式和气垫式调压室的优点。

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