[发明专利]大进气条件下真空破坏阀的模型计算方法

权利要求书

1.一种大进气条件下真空破坏阀的模型计算方法，其特征在于：以负压条件下工作的虹吸式出水管道驼峰处布置的真空破坏阀为中心，真空破坏阀满足大进气条件在真空压力下向管道内补气；在空气阀模型基础上推导真空破坏阀数学模型，推导时将气体温度由等温变化改为遵循等熵绝热过程、将液面高度下降由恒定值改为变量；所述真空破坏阀数学模型中，任一时刻阀内气体与其温度的关系表达式为：

式中，T_n,2为第n时段的阀内温度，p_n,2代表第n时段的气体压力，p_a为大气压力，K为系数，T_a为大气温度；

利用真空破坏阀数学模型，结合特征线相容方程、连续方程和压力平衡方程进行联立求解，得到真空破坏阀处压力的计算公式：

式中，p为真空破坏阀内气体压力，单位pa；V₀为时段初气穴的体积，单位m³；Δt为计算时间步长，单位s；Q₁₀为时段初断面i的入流量，单位m³/s；Q₂₀为时段初断面i的出流量，单位m³/s；P_a为大气压力，单位Pa；γ为水的重度，单位kg/(m²·s²)；Z₁₀为时段初真空破坏阀进水池侧液体表面高度，单位m；Z₂₀为时段初真空破坏阀出水池侧液体表面高度，单位m；A₁为进水池测气液交界面面积，单位m²；A₂为出水池测气液交界面面积，单位m²；C_M、B_M、C_p、B_p为特征相容系数；m₀为时段初阀内气体质量，单位kg；为时段初的空气质量流量，单位kg/s，为通过真空破坏阀发空气质量流量，单位kg/s；R为气体常数，单位J/(kg·K)；

所述特征线法相容方程为：

C⁺:H₁＝C_P-B_PQ₁

C^-:H₂＝C_M+B_MQ₂

所述连续方程为：

所述压力平衡方程为：

还包括水位波动方程：

式中：H₁为真空破坏阀进水池侧测压管水头，m；H₂为真空破坏阀出水池侧测压管水头，m；Q₁为断面i的入流量，m³/s；Q₂为断面i的出流量，m³/s；V为气体体积，m³；γ为水的重度，kg/(m²·s²)；Z₁为真空破坏阀进水池侧液体表面高度，m；Z₂为真空破坏阀出水池侧液体表面高度，m；A₁为进水池测气液交界面面积，m²；A₂为出水池测气液交界面面积，m²。

2.根据权利要求1所述的大进气条件下真空破坏阀的模型计算方法，其特征在于：所述真空破坏阀在加压供水的驼峰处防护水锤，防护方式为破坏虹吸及分水断流。

3.根据权利要求1所述的大进气条件下真空破坏阀的模型计算方法，其特征在于：所述真空破坏阀数学模型符合四个假定条件：

a.空气近似为理想气体，等熵流入、流出真空破坏阀；

b.阀内气体热力学变化遵守理想气体等熵绝热过程；

c.进入真空破坏阀的空气不随水体的流动发生移动，保持在真空破坏阀节点附近；

d.气液交界面始终保持水平。