非恒定管網(wǎng)的水力數(shù)值模擬及其可視化研究.pdf

1、管網(wǎng)作為水資源運(yùn)輸?shù)闹匾d體對(duì)于在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展扮演著十分重要的角色，準(zhǔn)確的模擬管網(wǎng)中的水力要素對(duì)管網(wǎng)的合理規(guī)劃和準(zhǔn)確設(shè)計(jì)有著非常重要的意義。 首先，本文針對(duì)非恒定管網(wǎng)水流可能同時(shí)存在一維明渠流和有壓管流兩種狀態(tài)，難于區(qū)分求解的問題，根據(jù)剛性管可壓縮流假設(shè)和有壓管流壓力波的定義，對(duì)有壓管流的連續(xù)方程進(jìn)行變形，使兩組狀態(tài)的控制方程在形式上具有一致性。建立統(tǒng)一的一維非恒定管網(wǎng)水流模型，便于數(shù)值求解。 其次，通過對(duì)現(xiàn)有的一維非

2、恒定流數(shù)值求解方法比較，并且針對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采取交錯(cuò)網(wǎng)格半隱式有限差分法對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行離散求解。把流量變量和管段形狀定義在單元中心，水頭或水位變量定義在單元結(jié)點(diǎn)；求解采用半隱式的方法，增加了格式的穩(wěn)定性；模型運(yùn)動(dòng)方程的對(duì)流項(xiàng)采用迎風(fēng)處理，可適應(yīng)復(fù)雜的水流變化；迭代求解方程的系數(shù)矩陣采用一維緊密式存儲(chǔ)，可以節(jié)省存儲(chǔ)空間，提高計(jì)算效率，適應(yīng)大型的模擬計(jì)算。 然后，通過管道水擊、有壓管網(wǎng)恒定流、明滿流交替等算例對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證