[发明专利]基于有限体积法的输水管道内气液两相均质流的模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于有限体积法的输水管道内水气两相均质流的模拟方法，这种方法基于非守恒的形式；通过有限体积法对模型管道在时间和空间上进行离散；接着，通过含有TVD的MUSCL‑Hancoke格式，得到重建的流动变量，使其具有二阶精度；接着，求解模型内部界面处黎曼解进而得到计算界面通量值；接着，针对模型的边界条件，使用牛顿迭代法利用黎曼不变量等到二阶的边界值；再接着，在模型中进入了源项，通过数值方法进行离散，使其具有二阶精度；最后，基于初始给定的参数(自由气体含量、常压下纯水水锤波速等)，模拟出任意时刻管道内的压力波动。结果表明，相较于传统的守恒形式均质流模型，该模型的计算精度和计算效率更高。

主权项

1.一种基于有限体积法的输水管道内水气两相均质流的模拟方法，其特征在于，采用了二阶非守恒变量的有限体积法戈杜诺夫格式来模拟管道系统内均质两相流瞬变过程，具体步骤如下：步骤1：在非守恒形式的欧拉体系下，构建含自由气体的两相均质流基本控制方程，根据模拟工况确定计算域、初始条件以及边界条件；步骤2：通过有限体积法戈杜诺夫格式划分计算网格，并建立离散方程；步骤3：通过含有TVD形式的MUSCL‑Hancoke格式，得到重建的流动变量，使其具有二阶精度；步骤4：求解模型内部界面黎曼解，得到控制单元界面通量；步骤5：根据已有的边界条件，通过牛顿迭代法利用黎曼不变量得到二阶的边界值；步骤6：引入源项，通过基于二阶龙格库塔法离散格式的时间分裂法，求得时间梯度上二阶FVM‑Godunov离散方程；步骤7：建立稳定性约束条件，更新初始变量进行下一时步计算。