水錘基本理論及其工程套用研究

水錘基本理論及其工程套用研究

項目編號 ：2000-J-222-2-06 *獎種： 國家科學技術進步獎

項目名稱 ：水錘基本理論及其工程套用研究

基本介紹

• 中文名：水錘基本理論及其工程套用研究
• 項目編號 ：2000-J-222-2-06
• 主要完成人：索麗生
• 推薦部門　：專家推薦

基本信息

主要完成人　：索麗生、劉德有、張芹芬、劉啟釗、張 健、胡 明

主要完成單位：河海大學

推薦部門　：專家推薦

主 題 詞　：

授獎等級　：二等獎

簡　介

該項目屬專門水工建築物、水力學學科領域，其基本理論深化研究始於1987年索麗生教授在美國密執安大學（Uniy of Michigan）攻讀博士學位及從事博士後研究時承擔的美國國家自然科學基金項目（NO．MSM-8709564）。爾後在國內得到教育部、水利部有關基金資助，著重於水錘基本理論在實際工程中的推廣套用研究，完成了國內30 多個水電站、抽水蓄能電站和長距離供水工程的非恆定流水力模型試驗和數值模擬分析項目，為有關工程創造了巨大的社會經濟效益，獲得科研經費總計800多萬元。

該項目成果在以下幾方面取得了重要進展

（1）引入“與頻率有關的瞬交流”、“復波速”等新概念，定義了復波速的物理意義，並導出其計算公式。揭示並模擬了岩石隧洞、塑膠管道中與頻率有關的瞬變流現象：（2）提出一種集“頻率回響分析”與“快速傅利葉變換”為一體的“脈衝回響法”。用該方法分析與頻率有關的瞬交流所得成果與試驗實測值相當吻合：（3）從統計分析入手，套用隨機理論，提出了水電站水錘與調壓室涌浪的隨機分析方法，在概念上實現由傳統的確定性模型向更具客觀意義的隨機性模型轉變。給出了水錘與調壓室涌浪極值的機率分布規律，適應了結構可靠度設計的需要；（4）根據固定邊界內任意非恆定流終將趨於恆定流的原理，將水錘計算的 “特徵線法”移植套用於求解管網恆定流問題。該方法克服了常用的“環路法”、“節點法”的輸入數據量大且複雜及需要求解大型非線性方程組等缺點，為求解大型複雜管網恆定流問題開闢了新途徑；（5）提出用等價變截面開敞式調壓室模擬氣墊式調壓室的模型試驗方法，導出了等價調壓室的截面計算公式及試驗成果的換算關係。該方法不會改變有壓管道的水錘特性，解決了含氣墊式調壓室水力系統整體模型試驗的相似律問題：（6）根據管道非恆定流偏微分方程，導出了錐管水錘特徵線法。將該萬法套用於貫流式水輪機流道的水錘分析，可較大地提高其計算成果的精度。