长距离调水系统的瞬变流模拟与控制

瞬变流模拟与控制是长距离调水工程的优化设计和稳定运行的重要环节。本书从调水工程的非恒定流理论出发，结合作者长期以来的相关研究，对自流压力输水工程、加压管路输水工程、海底管路输水工程、有压与无压输水工程等不同形式的输水线路进行了系统的研究。对于不同形式的工程，分别建立了相应的理论模型和边界条件方程，通过数学建模和数值模拟获得不同情况下的瞬变流特性，并提出了控制和减缓瞬变流的流量和压力波动方法。

万五一， 主要从事水力学及河流动力学方面的研究,以及水力学、流体力学和水利工程规划等课程的教学工作。负责和以主要完成人的身份参加10多项课题研究，以靠前作者在水利学报、清华大学学报、浙江大学学报等重要期刊和会议上发表论文20余篇，其中三大检索期刊源10余篇。

前言
第1章绪论
1.1水资源短缺与调水工程
1.2调水工程的建设现状与发展趋势
1.3瞬变流模拟与控制在调水工程中的作用
1.4调水工程瞬变流研究现状及发展趋势
第2章瞬变流模拟的基本原理
2.l瞬变流的基本概念及危害
2.2瞬变流的研究方法
2.3瞬变流的基本方程
2.3.1流体运动的基本方程
2.3.2瞬变流基本方程
2.4瞬变流的特征线计算方法
2.4.1水锤特征线求解方法
2.4.2特征线方程组的差分变换
2.4.3离散网格划分
2.4.4瞬变流的基本计算流程
2.4.5特征线方法验证
2.5水锤特征线方程的矩阵形式
2.5.1水锤模型的矩阵形式
2.5.2流速为变量的水锤计算模型
第3章调水工程中的边界模型
3.1瞬变流的基本边界类型
3.2状态边界条件的确定
3.2.1上下游水位已知的边界
3.2.2管道下游端为阀门的情况
3.3固定边界求解模型
3.3.l上游恒定取水口边界模型
3.3.2下游恒定水位边界模型
3.3.3调压井边界模型
3.3.4溢流井边界模型
3.3.5分叉管边界模型
3.3.6分水井的边界模型
3.4动态边界模型
第4章自流输水形式的瞬变特性
4.1自流输水的条件及特征
4.2自流输水模式的基本调节方法
4.3自流输水模式的瞬变流特性模拟分析
4.3.1基本概况
4.3.2水锤波速分析
4.3.3模型网格划分
4.3.4关闭控制阀的水力特性研究
4.3.5开启控制阀的瞬变水力特性研究
第5章自流输水形式的瞬变控制方法
5.1通气孔的基本形式及边界模型
5.2通气孔在自流输水工程的水锤防护
5.2.1关闭阀门的水力特性模拟
5.2.2开启阀门的瞬变流特性模拟
5.3溢流调压井在自流输水工程的水锤防护
5.3.1阀前溢流井的基本形式及边界模型
5.3.2发生溢流时的简化边界模型
5.3.3溢流调压井的交替模型
5.4溢流调压井防护特性分析
5.4.1溢流井对关闭阀门的瞬变流影响
5.4.2开启阀门的水力特性模拟
5.5延时调节在自流输水工程中的水锤防护
5.5.1延时调节在关闭阀门中的水力特性研究
5.5.2延时调节在开启阀门中的水力特性研究
第6章加压输水管路的瞬变流模拟
6.1加压输水的基本类型
6.2水泵的运行区域划分和数值全特性曲线
6.3全特性曲线的拟合方法
6.4全特性曲线3区修正
6.5加压水泵边界条件模型
6.5.1加压输水初始状态边界分析
6.5.2水泵停机或失电边界条件模型
6.5.3水泉开机边界模型
第7章高扬程供水管路的水锤特性研究
7.1高扬程供水管路的启动水锤模拟分析
7.1.1单台水泵启动的水锤特性模拟分析
7.1.2两台水泵同时启动的水锤特性模拟分析
7.1.3两台水泵错时启动的水锤特性模拟分析
7.1.4高扬程供水管路的启动水锤特性与优化分析
7.2高扬程供水管路的正常停机水锤模拟分析
7.2.1单台水泵正常停机的水锤特性模拟分析
7.2.2两台水泵同时停机的水锤特性模拟分析
7.2.3多台水泵运行单台水泵停机的水锤特性模拟分析
7.2.4高扬程供水管路的正常停机水锤特性与优化分析
7.3高扬程供水管路的失电水锤模拟分析
7.3.1水泵事故失电时的水锤特性模拟
7.3.2高扬程供水管路的失电水锤防护措施分析
第8章高摩阻供水管路的水锤特性研究
8.1高摩阻加压管路的启动水锤特性模拟
8.1.1单台水泵启动的水锤特性模拟分析
8.1.2两台水泵同时启动讨的水锤特性模拟分析
8.1.3两台水泵错时启动的水锤特性模拟分析
8.1.4高摩阻供水管路的启动水锤特性模拟分析
8.2高摩阻供水管路水泵正常停机水锤特性模拟分析
8.2.1单台水泵正常停机的水锤特性模拟分析
8.2.2两台水泵同时停机的水锤特性模拟分析
8.2.3多台水泵运行单台水泵停机的水锤特性模拟分析
8.2.4高摩阻供水管路的正常停机水锤特性与优化分析
8.3高摩阻供水管路的失电水锤模拟分析
8.3.1水泵失电停机的水锤特性模拟
8.3.2高摩阻供水管路的失电水锤特性与优化分析
第9章贮压空气罐在海底管道中的水锤防护特性
9.1海底输水管路的基本特性
9.2集成贮压空气罐水锤防护的基本原理
9.3贮压式空气罐数值模型
9.3.1水泵上游固定空气罐数值模型
9.3.2水泵下游可控空气罐数值模型
9.4空气罐水锤防护的基本响应特性
第10章多级加压泵站跨海输水瞬变流模拟应用
10.1输水线路概化模型
l0.2输水线路特性参数
10.3控制性建筑物及其特征参数
10.3.lPE管水锤波速与缓冲罐气体质量
l0.3.2缓冲罐气体质量
l0.3.3水泵全特性曲线
l0.3.4加压泵站的概化模型
10.3.5特征线法网格划分
10.4一级加压泵站水泵开机瞬变过程模拟与分析
10.4.1一级加压泵站水泵开机过程水锤计算
10.4.2一级加压泵站水泵开机优化前后比较分析
10.5一级加压泵站水泵停机瞬变过程模拟与分析
l0.5.1一级加压泵站水泵事故停机工况计算结果
l0.5.2一级加压泵站水泵事故停机结果分析
10.6二级加压泵站水泵开机瞬变过程模拟与分析
l0.6.1二级加压泵站水泵开机过程水锤计算
lO.6.2二级水泵开机优化前后比较
10.7二级加压泵站水泵停机瞬变过程模拟与分析
10.7.1二级加压泵站水泵事故停机工况计算结果
l0.7.2二级加压泵站水泵事故停机结果分析
10.8结果分析
第11章有压与无压结合的输水线路瞬变模拟与分析
11.1有压与无压输水系统的瞬变特性
11.2管渠复合的非恒定流模型
11.2.1明渠非恒定流计算的基本方程
11.2.2明渠非恒定流计算的插值特征线法
11.2.3有压管道特征线方程
11.3管渠结合线路的瞬变流模拟应用
11.3.1模型概化
11.3.2明渠同步启动时消力池壅水过程模拟
11.3.3明渠正常运行时消力池壅水过程模拟
11.4减缓消力池壅水措施和模拟结果分析
第12章泵站出口调压池的水锤模拟与安全防护
12.1工程整体布置
12.2水锤计算基本参数
12.3水锤模拟与比较分析
12.3.1原方案水锤分析
12.3.2调压井方案水锤计算
12.3.3调节池方案水锤计算
12.4优化分析
参考文献