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申请/专利权人：长江三峡集团实业发展(北京)有限公司;中国长江三峡集团有限公司

摘要：本发明涉及流体力学技术领域，公开了一种用于抽蓄电站输水系统的气液两相流瞬变流计算方法，该方法包括：从抽蓄电站的水利水电工程输水系统中提取水力数据，并利用气泡均匀分布模型计算水力数据对应的气液两相流参数；将气液两相流参数代入气液两相流波速方程中，得到气液两相瞬变流参数；将气液两相瞬变流参数输入至有限体积模型中，进行瞬变流条件下各参数的计算，本发明通过从抽蓄电站的水利水电输水系统中提取出水力数据，利用气泡均匀分布模型对气液两相流参数进行分析，将气液两相流参数代入至气液两相流波速方程中，对气液两相瞬变流进行分析，得到气液两相瞬变流参数，再利用有限体积模型完成气液两相流瞬变流状态下的参数计算。

主权项：1.一种用于抽蓄电站输水系统的气液两相流瞬变流计算方法，其特征在于，应用于抽蓄电站的水利水电工程输水系统，所述抽蓄电站的水利水电工程输水系统包括水力管道，所述方法包括：从抽蓄电站的水利水电工程输水系统中提取水力数据，并利用气泡均匀分布模型计算所述水力数据对应的气液两相流参数；将所述气液两相流参数代入气液两相流波速方程中，得到气液两相瞬变流参数；将所述气液两相瞬变流参数输入至有限体积模型中，进行瞬变流条件下各参数的计算；其中，所述利用气泡均匀分布模型计算所述水力数据对应的气液两相流参数，包括：预先设定气泡平均半径，并根据所述气泡平均半径计算空穴率；将所述气泡平均半径和空穴率代入气泡压强平衡关系式中，计算气液两相流中的气相压强和液相压强；将所述气相压强和液相压强代入气体状态平衡关系式中，计算有限单元气体质量；根据预设的气相质量和气相体积计算初始气体密度和气体容变弹性模量；预先设定气泡平均半径为R，将其代入公式（1-1）中，计算空穴率，将气泡平均半径代入气泡压强平衡关系式（1-4）、（1-5）中，利用将气泡平均半径和空穴率，计算气液两相流中气相压强pg和液相压强pl，再将气相压强pg和气相体积Wg代入气体状态平衡关系式（1-3）中，计算初始有限单元气体质量mg1，根据预设的气相质量和气相体积，通过和公式（1-8），计算初始气体密度和气体容变弹性模量Kg；其中，公式（1-1）为： （1-1）其中，为空穴率，又叫气体体积，R为每个气泡的平均半径，Nb为单位体积中的气泡个数；公式（1-3）为： （1-3）其中，为空气摩尔质量，为0.029kgmol，K为普适气体常数，在国际单位制中K为8.314J（mol·K），T为开氏温度，mg为气相质量，pg为气相压强；公式（1-4）为： （1-4）其中，pl为液相压强，pg为气体压强分量，pv为蒸汽压强分量，pv为2430Pa，为表面张力系数，可取为7.28×10-2Nm，R为气泡半径；公式（1-5）为： （1-5）公式（1-8）为： （1-8）其中，Kg为气体体积弹性模量，r为多方气体指数，在等温条件下，取值为1；所述将所述气液两相流参数代入气液两相流波速方程中，得到气液两相瞬变流参数，包括：所述气液两相瞬变流参数包括波速值，按照如下公式计算波速值： 其中，为波速，为空穴率，C1为管道固定方式，Kl为液体体积弹性模量，E为管壁材料弹性模量，e为管壁厚度，D为管道直径，为液体密度，为初始气体密度，Kg为气体容变弹性模量；所述将所述气液两相瞬变流参数输入至有限体积模型中，进行瞬变流条件下各参数的计算，包括：将所述气液两相瞬变流参数输入至含气型气液两相瞬变流动量方程和含气型气液两相瞬变流连续方程中，得到矩阵表达式；在有限体积单元内对所述矩阵表达式进行离散化处理和积分处理，得到线性方程组；将所述气液两相瞬变流参数代入所述线性方程组中，进行瞬变流条件下各参数的计算。

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