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水利工程论文-气液活塞泵数值计算的修正特征线法.doc水利工程论文-气液活塞泵数值计算的修正特征线法.doc

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水利工程论文-气液活塞泵数值计算的修正特征线法摘要:本文研究了气液活塞泵的运动机理,提出了一种用于定常振荡流数值计算的“修正特征线法”.在常规特征线法的基础上,通过将“时间修正因子”引入运动方程,不仅统一了变波速多介质段计算节点的特征线斜率,保证计算在矩形网格上进行,而且还在一定程度上提高了计算速度.文章推导了修正特征线法的特征型微分方程及差分方程:针对单介质管路和多介质管路分别提出了不同的处理方法;并在最后给出了气液活塞泵定常振荡流计算实例,与试验结果的对比一方面验证了“修正特征线法”计算变波速多介质段定常振荡流问题的优越性,另一方面也提出该方法在精度分析和敛散性方面尚需进一步研究.关键词:修正特征线法定常振荡流气液活塞泵气液活塞泵是一种免维修流体输送机械,由于气体和液体在泵内作类似固体活塞的往复运动,故称气液活塞泵.气液活塞运动属变波速两介质段定常振荡运动,目前普遍认为解决定常振荡问题最经济的方法是传递矩阵法,但对振幅较大的非线性定常振荡系统,传递矩阵法的线性化假定存在较大误差.特征线法在这方面有所改进,它对振幅大小无限制,并可对摩擦项采用二阶估算形式.因此在处理非线性度较强的瞬变流包括定常振荡流中,特征线法具有重要的应用价值.但是,特征线法在处理缓慢瞬变和短管瞬变时,其计算速度一般较慢.气液活塞泵内部存在着不同的介质区段,其密度和波速均不相同,若采用特征线法直接求解方程,将出现一种不规则的浮动网格,不能直接获得特定瞬间和特定截面上的信息.本文针对上述特点,将常规特征线法进行改进,利用“时间修正因子”α增加时间步长,提高计算速度.该法不仅可用于计算单介质、固定波速的管路非定常流,而且对于变密度、变波速的气液管路定常振荡运动同样适用,通过在不同的时空区段引入不同的α,保持矩形计算网格的稳定,在达到计算精度的前提下,简化了计算程序.“修正特征线法”拓展了特征线法在工程中的应用,本文重点讨论其在气液定常振荡流中的应用.1修正特征线法1.1特征型方程组的推导标准的非定常流特征型方程如下:由于α是与计算时步有关的修正系数,故称“时间修正系数”,其取值的影响因素十分复杂,目前还未进行严格的误差分析,本文通过广泛的数值试验,并与大量现场试验进行对比发现,当α≤100时,其压力的相对误差一般不超过0.1.定性结论是,在满足数值稳定的前提下,α越大计算速度提高越显著,但精度越差;
编号:201312122204325772    类型:共享资源    大小:14.19KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-12
  
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