[发明专利]一种压力管道输水系统非恒定流模型的优化方法

摘要

本发明公开了一种压力管道输水系统非恒定流模型的优化方法，其特征在于，涉及水利工程技术领域。所述方法包括：获取压力管道输水系统中的有压管段，对水锤波传播时间最短有压管段的水锤波速进行调整，获取最大时间步长Δt_max，计算获取最大时间步长Δt_max所对应的最短有压管段的最小分段数N_0min；通过最小分段数N_0min计算其他任意一个有压管段i的最小波速调整幅度f_imin及最小波速调整幅度f_imin所对应的最优分段数N_i最优；通过最小波速调整幅度f_imin，调整水锤波速，保证调整前、后水锤波从压力管道输水系统起点传播到压力管道输水系统终点的总时间相同。本发明使压力管道输水系统的波速调整幅度与比传统方法相比显著减小。

主权项

1.一种压力管道输水系统非恒定流模型的优化方法，其特征在于，所述方法包括：首先，获取压力管道输水系统中的有压管段，对水锤波传播时间最短有压管段的水锤波速进行调整，获取最大时间步长Δtmax，计算获取最大时间步长Δtmax所对应的最短有压管段的最小分段数N0min；然后，通过最小分段数N0min计算其他任意一个有压管段i的最小波速调整幅度fimin及最小波速调整幅度fimin所对应的最优分段数Ni最优；最后，通过最小波速调整幅度fimin，调整水锤波速，保证调整前、后水锤波从压力管道输水系统起点传播到压力管道输水系统终点的总时间相同；对水锤波传播时间最短有压管段的水锤波速进行调整，获取最大时间步长Δtmax，计算获取最大时间步长Δtmax所对应的最短有压管段最小分段数，具体按照下述步骤实现：计算压力管道输水系统内水锤波传播时间最短有压管段的管长L0、波速a0和分段数N0，其中，管长L0、波速a0存在关系式(1)：压力管道输水系统中除水锤波传播时间最短有压管段外任意一个有压管段分段数Ni满足公式(2)，所述Ni为正整数:其中，i表示压力管道输水系统中除水锤波传播时间最短有压管段外任意一个有压管段的编号，i为大于等于1的正整数，m表示压力管道输水系统中除水锤波传播时间最短有压管段外有压管段的总数量，α表示压力管道输水系统中除水锤波传播时间最短有压管段外其他有压管段的水锤波波速；fi表示编号为i的有压管段的波速调整系数；Li表示编号为i的有压管段的长度；△t表示水锤波传播时间最短管段的关系时间步长；所述△t的取值范围符合公式(3)：fmax表示|fi|的最大取值，在计算水锤波传播时间最短有压管段的波速调整的关系时间步长时，|fi|＝0.15；T表示未调整波速时，水锤波从压力管道输水系统起点传播到终点的实际总时间；由于水锤波传播时间最短有压管段的波速调整不会影响对压力管道输水系统的计算结果，故，在获取△t的取值范围时，设|fi|＝0.15，则fmax＝‑0.15或fmax＝0.15，因此，△t的取值范围符合公式(4)：通过公式(4)，得到最大关系时间步长Δtmax的计算公式(5)；在公式(5)的基础上，根据公式(6)计算最大的关系时间步长Δtmax所对应的最小分段数N0min为：