本文關(guān)鍵詞：輸水洞明滿過(guò)渡流研究

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【摘要】：在實(shí)際工程中存在不同應(yīng)用的明滿過(guò)渡流水力現(xiàn)象,因此對(duì)于明滿過(guò)渡流的研究很有現(xiàn)實(shí)意義。本文首先歸納總結(jié)了國(guó)內(nèi)外關(guān)于輸水洞明滿過(guò)渡流的水力現(xiàn)象的研究進(jìn)展,并對(duì)到目前為止的國(guó)內(nèi)外有關(guān)明滿過(guò)渡流的研究成果及計(jì)算方法進(jìn)行了整理。在此基礎(chǔ)上,提出了本文的研究?jī)?nèi)容。針對(duì)一維非恒定流問(wèn)題,詳細(xì)的介紹了明渠流和有壓流的一維非恒定流理論,主要對(duì)于圣?維南方程進(jìn)行了較為完整的推導(dǎo),其中,在推導(dǎo)有壓管道一維非恒定流的基本理論前,關(guān)于水擊波傳播速度的常用計(jì)算公式也進(jìn)行了簡(jiǎn)單的推求。這為接下來(lái)的明滿過(guò)渡流的數(shù)值模擬奠定了理論基礎(chǔ)。接下來(lái)引入了明滿過(guò)渡流的研究中常用的Preissmann窄縫法思想,并詳細(xì)介紹了其原理。在此基礎(chǔ)上,引進(jìn)應(yīng)用較普遍的Preissmann四點(diǎn)時(shí)空偏心格式,對(duì)其計(jì)算格式、邊界條件和初始條件進(jìn)行了較為全面的推導(dǎo),并將其運(yùn)用到上下游邊界條件變化劇烈的算例中,在對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析之后,得出Preissmann四點(diǎn)隱格式法對(duì)于上下游邊界條件變化劇烈的情形計(jì)算不穩(wěn)定的結(jié)論。然后,為了研究明滿流交替出現(xiàn)的水力現(xiàn)象,本文對(duì)樊紅剛等提出的以流量Q和水深h為流動(dòng)變量表示的特征隱式差分格式方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,該方法運(yùn)用特征思想,采用迎風(fēng)差分格式,并將其應(yīng)用到同一算例中進(jìn)行結(jié)果分析,得出該方法能夠穩(wěn)定計(jì)算至恒定流情形,但模擬結(jié)果出現(xiàn)失真的結(jié)論。針對(duì)這種問(wèn)題,本文嘗試提出了以水深h和流速v為流動(dòng)變量表示的特征隱格式法,運(yùn)用特征思想,采用迎風(fēng)差分格式,對(duì)常見的上下游邊界條件及初始條件進(jìn)行了介紹。然后對(duì)同一算例進(jìn)行數(shù)值模擬,分析計(jì)算結(jié)果,可以得出該方法計(jì)算穩(wěn)定性更好,且計(jì)算時(shí)長(zhǎng)較少,可以有效的模擬上下游邊界條件變化劇烈的情況。進(jìn)一步數(shù)值試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),時(shí)間步長(zhǎng)取得過(guò)大,可能會(huì)導(dǎo)致模擬失真,需要結(jié)合數(shù)值實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析選擇合適的時(shí)間步長(zhǎng)。為了探究本文提出的以水深h和流速v為流動(dòng)變量表示的特征隱格式法的適用性,文章舉例分析其適用性問(wèn)題,得出了該方法可以適用于多種實(shí)際工程,并且可以保證計(jì)算精度。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV133

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1249508