C语言大作业——管道瞬变流动分析报告.ppt

中国石油大学储建研07-2班 中国石油大学储建研07-2班 中国石油大学储建研07-2班 中国石油大学 * 中国石油大学 * 管道瞬变流动分析 * 中国石油大学储建研07-2班 * 问题的提出 一条Φ219×5mm的水库引水管道，L= 5000m， 水库液位表面相对于末端阀门的高度为100m，稳定运行时，管内流速为0.5m/s，水力坡降i=0.002，a=1100m/s。如果末端阀门瞬时关闭，试求管内流动瞬变状态，即流量和流速 * 中国石油大学储建研07-2班 * 背景知识 当阀门瞬间关闭时，由于水流的惯性作用，在阀门的上游部分产生压力升高，下游部分产生压力降低。同时这种压力波动会沿着管道向上下游传播，引起管道内的瞬变流动，这种水流的不稳定现象也称为水击现象。 求解水击中压力流量变化的方法有多种，其中特征线法比较常用。 * 中国石油大学储建研07-2班 * 特征线法Characteristic 假设管道中某一点产生一个扰动，扰动会以波的形式，以dx/dt=a的速度向下游方向传播，同时又会以-a的速度向上游传播。 0 x t P A B C+ C- 如图所示，C+、C-两条特征线可以理解为向上游、下游传播的运动曲线，斜率为1/a。 * 中国石油大学储建研07-2班 * 简单管路特征结点图 求解特征线的压头，有下列公式： C+:Hpi=CP-BQpi (1) C-: Hpi=CM+BQpi CP CM为常数 (2) CP=Hi-1+BQi-1-RQi-1|Qi-1| CM=Hi-1-BQi-1+RQi+1|Qi+1| (1)和(2)可得 Hpi=(CP+CM)/2 代入任何一式即可得到Qpi x 1 2 3 N N+1 t=0 △t 2△t 3△t P1 P2 P3 PN PN+1 C+ C- * 中国石油大学储建研07-2班 * 边界条件 x 1 2 3 N N+1 t=0 △t 2△t 3△t P1 P2 P3 PN PN+1 C+ C- 图中边界处的结点的参数，无法根据上一层结点的条件求得 可以利用两个特征方程，上游视为恒液位，QP1=(HP1-CM)/B 下游端点流量为0，即QPN+1=0. * 中国石油大学储建研07-2班 * # include stdio.h # include math.h # define D 0.209 # define g 9.81 # define pai 3.14 # define n 10 main() { int H0=100; int m,k,L=5000,a=1100,IPR=8; float dx,dt,Ad,B,R,f,T,Cp,Cm,Tmax=200; float Q0,v=0.5,i=0.002; float H[n+2],Q[n+2],Hp[n+2],Qp[n+2]; FILE *fp; fp=fopen(运行结果显示.dat,w); if((fp=fopen(运行结果显示.txt,w))==NULL) {printf(Error\n); exit(0);} dx=L/n; dt=dx/a; Ad=pai*D*D/4; Q0=v*Ad; B=a/g/Ad; f=2*g*i*D/v/v; R=f*dx/2/g/D/Ad/Ad; * 中国石油大学储建研07-2班 * for(m=1;mn+2;m++) { H[m]=H0-(m-1)*i*dx; Q[m]=Q0; } fprintf(fp,\n稳态变量H \n); for(m=1;mn+2;m++) fprintf(fp,%f ,H[m]); fprintf(fp,\n稳态变量Q \n); for(m=1;mn+2;m++) fprintf(fp,%f ,Q[m]); 求解稳态时的参数: * 中国石油大学储建研07-2班 * T=0.0; k=0; while(T=Tmax) //时间控制语句 { T=T+dt; k=k+1;