[发明专利]基于液相与气相耦合的调压室水位波动模拟方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于液相与气相耦合的调压室水位波动模拟方法及系统，包括步骤：步骤1，采用Pressimann空间四点隐格式分别离散液体管道非恒定流控制方程和气体管道非恒定流控制方程；步骤2，将调压室和通气廊道管道化，构建垂直管道液气耦合模型；步骤3，采用追赶法的前扫描过程求解垂直管道液气耦合模型，获取水气分界面高程；步骤4，根据获得的水气分界面高程调整气体管道网格数和液体管道网格数，并保证水气分界面位于气体管道末网格线和液体管道末网格线间。本发明方法计算简便，模拟准确度可达到三维数值模拟法准确度，可广泛运用于水电站引水发电系统的工程设计，特别是带通气廊道的调压室的工程设计。

主权项

基于液相与气相耦合的调压室水位波动模拟方法，其特征在于，包括步骤：步骤1，采用Pressimann空间四点隐格式分别离散液体管道非恒定流控制方程和气体管道非恒定流控制方程，获得对应的离散方程；步骤2，将调压室和通气廊道管道化，以调压室内的水气交界面为界划分液体管道和气体管道，并以水气交界面为气体管道末断面和液体管道末断面，耦合液体管道与气体管道非恒定流，构建气体管道末断面质量流量和液体管道末断面体积流量的关系、气体管道末断面压力和液体管道末断面水头的关系以及液体管道末断面体积流量和水气分界面高程的关系，即获得了垂直管道液气耦合模型；步骤3，基于步骤1获得的离散方程，采用追赶法前扫描过程获得液体管道末断面体积流量和水头的关系以及气体管道末断面质量流量和压力的关系，所述的液体管道的前扫描方向为调压室底部向水气交界面方向，所述的气体管道的前扫描方向为通气廊道出口向水气交界面方向；步骤4，联合垂直管道液气耦合模型、液体管道末断面体积流量和水头的关系以及气体管道末断面质量流量和压力的关系，获得液体管道末断面的体积流量和水头、气体管道末断面的质量流量和压力、以及水气分界面高程；步骤5，根据液体管道末断面的体积流量和水头以及气体管道末断面的质量流量和压力，采用追赶法后扫描过程获得液体管道各断面的体积流量和水头以及气体管道各断面的质量流量和压力；所述的液体管道的后扫描方向为水气交界面向调压室底部方向，所述的气体管道的后扫描方向为水气交界面向通气廊道出口方向；步骤6，根据获得的水气分界面高程调整气体管道网格数和液体管道网格数，并保证水气分界面位于气体管道末网格线和液体管道末网格线间。