基于Godunov格式的有压管道中水柱分离的模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于Godunov格式的有压管道中水柱分离的模拟方法，该方法首先将计算域离散成计算网格单元，建立瞬变流基本微分方程的离散格式；然后采用时空均为二阶精度的Godunov格式求解纯对流时，单元控制体的数值通量；接着，基于二阶Runge-Kutta离散格式的时间算子分裂法，在纯对流控制方程的解中引入源项，从而得到最终解的二阶显式有限体积法(FVM,Finite Volume Method)Godunov格式；最后，根据算得的压力判定是否发生水柱分离：若已形成，则进行水柱分离模块计算；反之，进入下一时步计算。此外，本发明通过引入斜率限制器来抑制虚假的数值振荡。本发明可对输水管道系统中瞬变蒸汽空化现象进行准确、严格的数值模拟和瞬变分析，从而达到规避工程风险，保护水利系统的安全的目的。

主权项

一种基于Godunov格式的有压管道中水柱分离的模拟方法，其特征在于，采用Godunov格式来模拟输水管道系统中水柱分离‑弥合水锤现象，具体步骤如下：步骤1：建立瞬变流基本微分方程，根据工程实例确定计算域、初始条件以及边界条件；步骤2：根据FVM划分计算网格，并建立离散方程；步骤3：采用Godunov方法求解纯对流时的离散方程，得到纯对流时控制单元界面处的数值通量，并取得二阶精度；步骤4：通过基于二阶Runge‑Kutta离散格式的时间算子分裂法，在纯对流控制方程的解中引入源项，从而得到最终解的二阶显式FVM‑Godunov格式；步骤5：根据计算得到的压力判定是否形成水柱分离：若已形成，则进行水柱分离模块计算；反之，进入下一时步计算。