水力瞬变特征浅法和隐式差分法的对比分析

液体在长输管道内不稳定流动问题可以采用各种数值解法并借助计算机来进行处理，如特征线法、隐式差分法等。特征线法是广泛使用的数值方法，隐式差分法在液体长输管道不稳定流动问题分析中应用则比较少。分析了长输管道水力瞬变特征线法和隐式有限差分法的优缺点，并结合算例分析，指出隐式差分法适合于长输管道水力瞬变分析，计算误差 较小。     

水力瞬变特征线法和隐式差分法的对比分析

液体在长输管道内不稳定流动问题可以采用各种数直解法并借助计算机来进行处理,如特征线法、隐式差分法等。特征线法是广泛使用的数值方法.隐式差分法在液体长输管道不稳定流动问题分析中应用则比较少。分析了长输管道水力瞬变特征线法和隐式有限差分法的优缺点,并结合算例分析,指出隐式差分法适合于长输管道水力瞬变分析,计算误差较小。     

气体管网的动态仿真

综合分析了气体管网动态仿真的各种方法，指出了各种方法的优缺点。针对当前较为成熟的隐式法和特征线法，给出了它们的动态仿真模拟以及初始条件、边界条件、各类元件和节点的表示与处理方法。针对实际气体管网，分别给出了隐式法和特征线法的仿真结果。     

冻土水热运动的数值模拟

本文在建立冻土水热耦合迁移的数学模型基础上，采用全隐式有限差分格式并用线性化迭代方法求解。边界条件处理采用半控制容积法、时间步长根据迭代情况自动调节，求解过程中为防止振荡过大采用松驰迭代等措施。通过计算与实验结果对比，取得较好效果，表明采用的数学模型及数值计算方法可靠。     

基于特征线法的畦灌施肥地表水流溶质运移模型研究

为实现畦灌施肥技术参数的优化组合,建立合理的模型工具至关重要.基于零惯性量模型和一维对流弥散方程ADE作为畦灌施肥水流和溶质运移方程,分别利用有限差和特征线法进行求解,建立基于特征线法的畦灌施肥地表水流溶质运移模型.以隐式有限差解法为对照,对特征线法引入的数值误差状况进行评价.结果表明,相对于隐式有限差解法,采取特征线法求解ADE时引入的数值震荡和数值弥散有显著减少,基于特征线法的畦灌施肥地表水流溶质运移模型更合理.     

液体输送管道瞬变流动分析

对由连续性方程、动量方程和能量方程构成的液体管道瞬变流动数学模型,采用特征线法进行求解,并用显式特征差分法得到了特征方程的差商方程,求出了瞬变流动时管道各个参数的解析解。对离心泵启动工况进行数值模拟的结果表明,所提出的模型处理方法切实可行。     

管道内流体伴随热传导的相变化数值计算

管道停输后,管内原油的温度变化和凝固过程是管道输送实践中的重要课题。文中论述了采用有限差分法来解决有关温变与相变的计算。在数值计算上,作者介绍了各种计算方法和边界条件的处理方法。     

一维非饱和土壤水分运动模型的数值模拟

分析有限体积法在一维非饱和土壤水分运动模型的数值算法上的适用性及优劣,通过算例对有限体积法进行验证。结果表明,有限体积法同样适用于一维非饱和土壤水分运动,与大多数学者都采用的有限差分法计算结果比较发现两种算法的数值模拟结果相近。但是改变网格疏密后,对有限体积法的计算结果影响不大且与实测值相近,而对有限差分法的计算结果有影响,从而说明在网格稀疏的情况下,有限体积法更好。     

燃气长输管道动态模拟及末段储气研究

输气管道的发展方向是大管径、高压力、长距离和调峰要求高，迫切需要对输气管道不稳定流动进行研究。基于流体力学基本原理推导的连续性方程、动量方程、能量方程以及ＳＨＢＷＲ真实气体状态方程，建立了燃气长输管道不稳定流动数学模型，采用隐式中心有限差分法编制了该模型的通用数值计算程序，结合哈－－依燃气管道工程，将计算结果进行了整理、分析和验证，并在此基础上，对燃气长输管道末段储气量进行了研究。     

树枝状管网无量纲水力瞬变分析

以流体水力瞬变理论为基础,研究了树枝状管网中的水力瞬变问题。应用特征线法,建立了无量纲形式的水力瞬变数学模型。摩阻项按Q2-m考虑,采用有限差分法构造出差分方程,并进行了数值求解。利用计算实例对无量纲流量、波速、管径及管长等影响因素进行了分析,结果表明,任何微小变化都可能引起计算点压力的剧烈变化。     

迦辽金法在管道不稳定流动分析中的应用

针对输油管道系统的组成特点，将系统划分成基本组成单元，建立了油品在单元中不稳定流动方程，并综合考虑它们的边界条件、连接条件和初始条件，通过引入线性化系数，采用迦辽金方法讨论了求解问题。该方法既具有解析解法的特点，又具有数值解法的特点。当所划分的管道单元较大时，可以得到直观的近似解析解；当所划分的管道单元较小时，可以得到更准确的数值解。与常用解析法相比，该方法可适用于各种管道结构，因其可在不同的管道单元和不同时间层上计算线性化系数，从而可以提高求解的准确性。与其它数值解法相比，由于管道单元和时间步长的选取可大可小，各管道单元的大小也可以不一样，这就提高了求解的灵活性。以此为基础，编制了计算机软件，对某输油管道进行了实际模拟分析，获得了满意结果。     

热油管道非稳态流动传热数值模拟研究进展

随着计算机技术和计算方法的发展,求解热油管道非稳态流动传热问题的数值方法得到了更广泛的使用。从管道防腐层大修过程非稳态流动传热的数值模拟、冷热油交替顺序输送管道非稳态流动传热的数值模拟和双管同沟敷设管道非稳态流动传热的数值模拟三个方面介绍了近三年来热油管道非稳态流动传热数值模拟研究的进展和发展趋势。     

气液界面移动时油舱气相区烃气对流扩散模型

基于质量守恒原理采用一维对流扩散方程描述油舱气相区烃气浓度在高度方向上的时空变化,按照实际工况设立了模型的边界条件。针对液货储运过程中气液界面运动和气相空间计算域变化特征,采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)解决运动边界时的坐标变换。离散模型采用时间前差和空间中间差分的FTCS格式,并在实例中设定固定空间步长和变时间步长验证了模型合理性和离散方法的有效性。数值模拟的烃气浓度场规律为优化储运策略提供了初步理论依据。     

湿天然气管输瞬变流模型及数值模拟技术研究

湿天然气浊经输技术的应用可减少海洋,沙漠,戈壁,滩海等条件恶劣的凝析气田的操作作人员和降低开采费用。在实际运行中,湿天然气在输送管道中的流动总是处于慢瞬变状态。     

头屯河水库淤积变形的一维非恒定数值模拟

在水库一维非恒定水沙数学模型的基础上,运用Preissmann四点偏心差分格式离散水流方程,并用追赶法求解;对悬移质泥沙运动方程,采用相邻时层之间用差分法求解,而在同一时层上求其分析解,不仅可以避免含沙量计算结果的不合理,而且计算量也大大减少,水流方程与泥沙方程用非耦合方法求解;并用该模型对头屯河水库淤积变形进行了验证计算,与实测资料吻合较好.     

原油不加热输送的临界条件

基于热平衡条件下导出了利用摩擦热实现原油长输管道不加热输送的临界条件.临界条件与管道埋设状况、土质、输量、油地温差及原油物性等有关,其中临界流速与管道总传热系数和油地温差乘积的立方根成正比,临界传热系数则与流速的立方成正比,与油地温差成反比.临界流速越低,或者临界传热系数越大,越易实现不加热输送.随着输送速度增大,温降幅度下降,油流摩擦热增加.采用较大设计流速并设法增大管道热阻有利于增大热站间距、实现不加热输送,对管道的经济性运行有利.     

洞库油罐溢油在坑道中的流动规律

为确定机动封围设施技术参数,开展洞库油罐溢油在坑道中流动规律的研究。结合明渠非恒定流理论,建立了描述油料在洞库坑道中流动特性的物理模型,采用特征线法给出了在给定初始条件和边界条件下该模型的数值解,得到了泄漏油料在坑道中的深度及流量随泄漏时间的变化规律,同时研究了不同泄漏流量对油料流动的影响。泄漏流量越大,其在坑道中流动的流量越大,油料的深度越大,同时油料流动的距离越长;离泄漏油罐越远,不同流量下油料的深度和流量差别越小。研究成果为油库溢油机动封围设施的优化设置提供了技术支撑。