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1、*中国石油大学1管道瞬变流动分析*中国石油大学储建研07-2班2问题的提出一条2195mm的水库引水管道， L= 5000m， 水库液位表面相对于末端 阀门的高度为100m，稳定运行时，管 内流速为0.5m/s，水力坡降i=0.002， a=1100m/s。如果末端阀门瞬时关闭， 试求管内流动瞬变状态，即流量和流速*中国石油大学储建研07-2班3背景知识当阀门瞬间关闭时，由于水流的惯性作用 ，在阀门的上游部分产生压力升高，下游部分 产生压力降低。同时这种压力波动会沿着管道 向上下游传播，引起管道内的瞬变流动，这种 水流的不稳定现象也称为水击现象。求解水击中压力流量变化的方法有多种， 其中特征线
2、法比较常用。*中国石油大学储建研07-2班4特征线法Characteristicn假设管道中某一点产生一个扰动，扰动会以波 的形式，以dx/dt=a的速度向下游方向传播，同 时又会以-a的速度向上游传播。0xtPABC+C-如图所示，C+、C-两条特征线 可以理解为向上游、下游传播 的运动曲线，斜率为1/a。*中国石油大学储建研07-2班5简单管路特征结点图求解特征线的压头，有下列公式： C+:Hpi=CP-BQpi (1) C-: Hpi=CM+BQpi CP CM为常数 (2) CP=Hi-1+BQi-1-RQi-1|Qi-1| CM=Hi-1-BQi-1+RQi+1|Qi+1| (1)和
3、(2)可得 Hpi=(CP+CM)/2 代入任何一式即可得到Qpix123NN+1t=0t2t3tP1P2P3PNPN+1C+C-*中国石油大学储建研07-2班6边界条件x123NN+1t=0t2t3tP1P2P3PNPN+1C+C-图中边界处的结点的参数，无法根据上一层结点的条件求得可以利用两个特征方程，上游视为恒液位，QP1=(HP1-CM)/B下游端点流量为0，即QPN+1=0.*中国石油大学储建研07-2班7# include # include # define D 0.209 # define g 9.81 # define pai 3.14 # define n 10 main(
4、) int H0=100;int m,k,L=5000,a=1100,IPR=8;float dx,dt,Ad,B,R,f,T,Cp,Cm,Tmax=200;float Q0,v=0.5,i=0.002;float Hn+2,Qn+2,Hpn+2,Qpn+2;FILE *fp;fp=fopen(“运行结果显示（03122608）.dat“,“w“);if(fp=fopen(“运行结果显示.txt“,“w“)=NULL) printf(“Errorn“); exit(0);dx=L/n; dt=dx/a; Ad=pai*D*D/4; Q0=v*Ad;B=a/g/Ad; f=2*g*i*D/v/v
5、; R=f*dx/2/g/D/Ad/Ad;*中国石油大学储建研07-2班8for(m=1;mTmax)fprintf(fp,“nn输出到此结束“);else for(m=2;mn+1;m+) /求内部节点的H,Q值 Cp=Hm-1+B*Qm-1-R*Qm-1*fabs(Qm-1);Cm=Hm+1-B*Qm+1+R*Qm+1*fabs(Qm+1);Hpm=(Cp+Cm)/2.0;Qpm=(Hpm-Cm)/B;*中国石油大学储建研07-2班10Cm=H2-B*Q2+R*Q2*fabs(Q2);Hp1=H1; /求前端点的H,Q值Qp1=(Hp1-Cm)/B;Cp=Hn+B*Qn-R*Qn*fabs
6、(Qn);Hpn+1=Cp; /求后端点的H,Q值Qpn+1=0.0;for(m=1;mn+2;m+) Hm=Hpm;Qm=Qpm;*中国石油大学储建研07-2班11if(k/IPR*IPR=k) /控制输出次数 fprintf(fp,“nnn时间T：%fn“,T);fprintf(fp,“瞬态变量Hpn“);for(m=1;mn+2;m+)fprintf(fp,“%f “,Hm);fprintf(fp,“n瞬态变量Qpn“);for(m=1;mn+2;m+)fprintf(fp,“%f “,Qm); fclose(fp); *中国石油大学储建研07-2班12稳态变量H 100.000000
7、99.000000 98.000000 97.000000 96.000000 95.000000 94.000000 93.000000 92.000000 91.000000 90.000000 稳态变量Q 0.017145 0.017145 0.017145 0.017145 0.017145 0.017145 0.017145 0.017145 0.017145 0.017145 0.017145 时间T：3.636364 瞬态变量Hp 100.000000 99.000000 98.000000 149.568848 149.067429 149.564972 149.064774 149.563599 149.064056 149.563507 149.064133 瞬态变量Qp 0.017145 0.017145 0.017145 0.001069 0.000917 0.000764 0.000611 0.000458 0.000306 0.000153 0.000000 *中国石油大学储建研07-2班13管道中流量的变化曲线*中国石油大学储建研07-2班14
