本文關(guān)鍵詞：基于迎風(fēng)性的TVD格式在水擊數(shù)值模擬中的應(yīng)用

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【摘要】：在水利樞紐中,水擊事故可能會(huì)使壓力管道爆裂、水泵及閥門部件損壞,對(duì)水利樞紐的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重危害,模擬其過程至關(guān)重要。目前數(shù)值方法模擬水擊現(xiàn)象是研究的熱點(diǎn)�，F(xiàn)如今,水擊計(jì)算方法多種多樣,優(yōu)缺點(diǎn)各異。各國學(xué)者長期以來對(duì)它進(jìn)行了廣泛、深入的研究,數(shù)值模擬是重點(diǎn)研究方向之一。在眾多方法中比較成功的一類是TVD格式。TVD在水擊數(shù)值模擬方面,尚處于開始階段。盡管之前的文獻(xiàn)研究TVD模擬水擊,但是沒有將水流的迎風(fēng)性考慮在內(nèi)。由于水擊過程中水流運(yùn)動(dòng)方向的變化,迎風(fēng)效應(yīng)會(huì)對(duì)水擊過程產(chǎn)生影響,本文的目的是嘗試用基于迎風(fēng)性的TVD對(duì)水擊過程進(jìn)行數(shù)值模擬。本文基于前人的TVD格式模擬水擊過程的成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析迎風(fēng)效應(yīng)對(duì)數(shù)值模擬方法的影響,論證迎風(fēng)TVD格式對(duì)于水擊問題模擬的必要性和可行性,其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1.闡述迎風(fēng)效應(yīng)對(duì)水擊計(jì)算過程的影響,編寫迎風(fēng)TVD格式程序,首次將迎風(fēng)性的TVD格式帶入水擊問題的計(jì)算研究中。2.選用Roe構(gòu)造的TVD格式,考慮其迎風(fēng)性,應(yīng)用于水擊方程組中,模擬簡單管道中的水擊壓力變化。并與Lax-Friedrichs(LF),MacCormark(MC),未考慮迎風(fēng)性的TVD格式以及解析解進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:基于迎風(fēng)性的TVD格式不僅具有高分辨率、高精度、低耗散性等優(yōu)點(diǎn),相比于未考慮迎風(fēng)性的TVD格式,前者有更強(qiáng)的壓制性,耗散性更弱。3.探究流速對(duì)TVD格式模擬水擊的影響。采用迎風(fēng)TVD格式與非迎風(fēng)TVD格式對(duì)四種不同流速情況下的簡單管道水擊進(jìn)行模擬。計(jì)算結(jié)果表明:隨著流速的提高,迎風(fēng)TVD格式對(duì)于水擊的數(shù)值模擬分辨率一直很高,穩(wěn)定性極佳;而非迎風(fēng)格式在間斷處的捕捉能力隨流速變大而減弱,呈負(fù)相關(guān)。說明迎風(fēng)TVD格式的對(duì)于水擊模擬方面有更廣泛的適用性,尤其是對(duì)于高速水流的水擊問題方面,該格式有明顯的優(yōu)越性。4.優(yōu)選迎風(fēng)TVD格式。將迎風(fēng)格式分別應(yīng)用于4種具有代表性的TVD格式中。這四種格式是Roe型TVD格式、Harten修正通量TVD格式、TVD-MacCormark格式以及TVD-LF格式。計(jì)算結(jié)果表明,Roe型迎風(fēng)TVD格式在捕捉水擊波方面耗散性和壓制性數(shù)值性能最佳。5.將優(yōu)選的Roe迎風(fēng)TVD格式數(shù)值應(yīng)用于甘肅某水電站工程實(shí)例的水擊數(shù)值模擬計(jì)算當(dāng)中。將計(jì)算結(jié)果和一階Lax-Friedrichs(LF)格式,二階MacCormark(MC)格式,未考慮迎風(fēng)性的TVD格式以及物理模型試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,取得了良好的效果。
【關(guān)鍵詞】：迎風(fēng)性 TVD格式 水擊 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV134
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 研究目的和意義12-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文的研究方法16-18
• 1.4 TVD格式的定義與構(gòu)造18-26
• 1.4.1 TVD格式的定義18-20
• 1.4.2 TVD格式的發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.4.3 TVD格式的構(gòu)造及其形式21-26
• 1.5 本文的研究方向26-27
• 1.6 本章小結(jié)27-28
• 第二章 迎風(fēng)TVD格式在水擊數(shù)值模擬中的研究28-40
• 2.1 水擊的控制方程28
• 2.2 水擊方程的守恒形式28-30
• 2.2.1 守恒型方程在數(shù)值模擬計(jì)算中的意義28-29
• 2.2.2 水擊方程的守恒形式29-30
• 2.3 迎風(fēng)TVD格式在水擊方程中的應(yīng)用30-32
• 2.3.1 迎風(fēng)性的定義30
• 2.3.2 水擊過程考慮迎風(fēng)性的必要性30-31
• 2.3.3 迎風(fēng)TVD格式在水擊方程組中的應(yīng)用31-32
• 2.4 水擊計(jì)算的邊界條件32-33
• 2.5 算例33-35
• 2.6 水流速度對(duì)TVD格式在水擊數(shù)值模擬中的影響35-39
• 2.6.1 探究流速影響TVD格式水擊模擬的必要性35-36
• 2.6.2 不同流速對(duì)兩種TVD格式的影響36-39
• 2.7 本章小結(jié)39-40
• 第三章 迎風(fēng)TVD格式的優(yōu)選40-49
• 3.1 四種迎風(fēng)TVD格式的構(gòu)造40-46
• 3.1.1 Harten-TVD格式40-42
• 3.1.2 Roe-TVD格式42-45
• 3.1.3 TVD-MacCormack格式45-46
• 3.1.4 TVD-LF格式46
• 3.2 四種迎風(fēng)TVD格式的優(yōu)選46-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 第四章 工程實(shí)例——甘肅某水電站水擊的數(shù)值模擬49-56
• 4.1 工程概況及樞紐布置49-50
• 4.1.1 工程概況49
• 4.1.2 樞紐布置49-50
• 4.2 水擊壓力模型試驗(yàn)50-51
• 4.2.1 試驗(yàn)內(nèi)容及依據(jù)資料50
• 4.2.2 模型制作與測試方法50-51
• 4.2.3 試驗(yàn)成果51
• 4.3 迎風(fēng)TVD格式在工程實(shí)例中的應(yīng)用51-54
• 4.3.1 計(jì)算模型51-53
• 4.3.2 計(jì)算格式、邊界條件和參數(shù)53
• 4.3.3 計(jì)算結(jié)果分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 總結(jié)56-57
• 5.2 展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61-62
• 作者簡介62

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 董瑜;數(shù)值模擬水擊問題TVD格式的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

2 柳思源;基于迎風(fēng)性的TVD格式在水擊數(shù)值模擬中的應(yīng)用[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：839118