水电站非恒定流数值计算及程序设计(简新平,张红光,董卫著)PPT模板

电站长尾水渠非恒定流数值计算分析及通航条件研究的开题报告一、项目背景随着我国经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，能源需求不断增长，同时环保意识也越来越强。

水电站作为一种清洁、可再生的能源，得到了广泛的关注和投资。

然而，由于水力发电工程具有复杂性、高度耐久性和高安全性等特点，其建设、维护及运营都面临着巨大的挑战。

因此，对水力发电工程的研究和开发是极其必要的。

其中，水电站长尾水渠是水电站电源和出力的重要组成部分，其正常运行对水电站的发电效率有着重要的影响。

本项目将从数值模拟和通航条件两个方面对电站长尾水渠进行研究，以提高水电站的运行效率和保障河流生态保护。

二、研究内容和方法本项目主要研究内容包括：1. 电站长尾水渠非恒定流数值计算分析本研究将运用CFD软件对电站长尾水渠的非恒定流进行数值计算分析，重点研究水渠中的流动特性和水位变化规律，探究水渠中的水压波、水面形态变化和水位波动的影响因素及机理，为水电站的运行管理提供理论依据。

2. 通航条件研究本研究将分析电站长尾水渠的水运特点，并以通航条件为切入点，研究长尾水渠对船舶行驶的影响，包括水流速度、水位变化等。

进一步探索长尾水渠的通航条件及其对水电站运行的影响，以提高水电站的运行效率。

本项目的研究方法主要包括数值计算分析和实地调查两种方式。

通过数值计算分析对电站长尾水渠的非恒定流进行模拟，搭建长尾水渠数值模型，并通过实地调查和数据采集等方式获取数据，进一步验证数值结果，探究水渠的流动特性和水位变化规律，以及通航条件的改进方式。

三、预期成果1. 获得电站长尾水渠的流动特性和水位变化规律，包括水压波、水面形态变化和水位波动等数据。

2. 研究长尾水渠对船舶行驶的影响，包括水流速度、水位变化等，为长尾水渠通航条件的改进提供理论依据。

3. 提出针对长尾水渠通航条件的改进措施，包括水流速度、水位调节等，以提高水电站运行效率和保障河流生态保护。

四、研究意义和应用价值本研究将深入探究电站长尾水渠的流动特性和水位变化规律，为水电站的运行管理提供理论依据；同时探究长尾水渠的通航条件及其对水电站运行的影响，以提高水电站的运行效率，推动水电站发展，保障河流生态保护，具有重要的现实意义和应用价值。

第九节水电站有压引水系统非恒定流电算法简介水电站有压引水系统的非恒定流计算包括水锤计算和调压室涌波计算。

这两种计算各有特点而又相互联系。

在负荷变化时，机组的转速变化与水锤和调压室涌波也有联系。

把这三种过渡过程联系起来研究的理论虽然早已基本具备，但由于计算过于繁琐，在电子计算机应用于工程实际之前，很少有把它们联系求解的实例，一般都是用孤立的、简化的方法计算。

即使对于分岔管的水锤，为了避免繁琐的计算，也往往采用很粗略的简化方法。

电子计算机的应用给较精确、合理地计算上述问题开避了新途径，现简要介绍如下。

一、简单管水锤计算简单管水锤计算一般不必利用电子计算机。

但如欲在计算中考虑水头损失或机组特性的影响，用电子计算机能较好地处理这类问题，用一般的方法则难以解决。

对于图14-12的简单管，若水锤波通过管段AP和PB的时间均为，则求解A、P、B三点压强和流量的方程为A点：式中h=H/Ho=1+ζ；q=Q/Qo=v；α=/Ho，扩为对应于Qo的AP段水管的水头损失。

式(a)可写成式中，。

将式(b)代人式（c），并令S=一A，得解式(d)，舍去增根，得故式(a)、式(b)可写成P点：式（e）和式(f)可写成解式(g)和式(h)，得B点：上式可写成根据式（14-76）、式（14-77）和式（14-78）所列的顺序，不难编出简单的程序迭代地求出A, P, B 三点压强和流量的变化过程，计算可以从t=2,开始，到所要求的时刻为止。

根据开度变化曲线确定。

二、分岔管的水锤计算图14-25 分岔管示意图对于图14-25所示的分岔管，若P点有n个分支，水锤波通过各分支的时间均为,通过主管PB的时间为m,,参照式(14-76)，水轮机端，，……、An点的水锤压强和流量可用以下式组求出式中i=1，2,…，n,故以上式组共n个。

P点的压强和流量有n＋2个未知量，用下列n十2个方程求解特征方程即式中，，i=1，2,……，n,故上式有n个。

水电站非恒定流计算课程设计指导书简新平河北工程大学水电学院前言水电站非恒定流，包括动力渠道涌波、调压室水位波动、压力管道水击等过程。

这些过程都属于水力非恒定流，是水电站设计中水力计算的难点，也是相应的水电站引水建筑物设计的控制工况。

课程设计的目的，是通过锻炼使同学们把握这些水电站非恒定流计算的方法，结合计算机的应用，锻炼解决比较复杂的计算问题的能力。

本指导书主要讲述动力渠道涌波、调压室水位波动、压力管道水击等过程的计算方法。

希望同学们在课程设计工程中，充分理解这些方法，并在此基础上灵活应用，利用计算机编程或者Excel表格计算。

最后，要求同学们不能在课程设计说明书中照抄本指导书中的内容，课程设计说明书应该根据自己的计算过程，独立编写。

第 1 章扩散差分求解明渠一维非恒定流1. 1 圣维南（Saint-Venant）方程组1. 1. 1 规范中的计算公式运动方程：（1）连续方程：（2）以上为《水电站引水渠道及前池设计规范》（SL/T205—97）附录公式。

式中，A ——Q ——v ——h ——水深，m——渠底纵坡——摩擦坡度t ——时间x ——沿渠底度量的距离向下游为正g ——重力加速度q ———横向进流流速沿下游方向的分量对于求解的水电站引水渠道中的涌波，属于弱解，其差分格式应满足相容性、收敛性、稳定性及幅度耗散性。

计算的初始条件为渠道恒定流时的流速和水深。

上游边界条件，一般假定上游水位为常数，对于自动调节渠道是适宜的；对非自动调节渠道（通常设有侧堰）或有调节池布置的情况时，宜按实际情况建立其上游边界条件。

下游边界条件一般为出流量变化条件，此时忽略压力管道中的水弹性现象，假定机组过流量的变化就是前池出流量的变化。

1. 1. 2 公式的变化此时，B为水面宽度B为水面宽度，也是矩形断B为水面宽度。

，用s代替x表示沿渠底向下游的长度，上述方程可简化为：（3）（4）对于（3）式，结合上图理解如下：当地加速度即时变加速度)是液体在重力的分力、摩擦阻力、水压力差这三个力的合力下产生的总加速减去位变加速度即迁移加速度)后的加速度值。