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第一章 绪论 1

1.1 定义 1

1.2 历史背景 2

1.3 瞬时流速变化引起的压力变化 5

序言 5

1.4 单管中压力波的传播和反射 8

1.5 水力过渡过程的分类 12

1.6 过渡过程的起因 12

1.7 系统设计和运行 13

参考文献 15

习题 15

第二章 流经封闭管道的瞬变流方程 21

2.1 假设 21

2.2 运动方程 21

2.3 连续方程 23

2.4 关于运动方程和连续方程的一般讨论 25

2.5 求解运动方程和连续方程的方法 26

2.6 水击波速 27

2.7 实例研究 30

习题 31

参考文献 32

第三章 特征线法 36

3.1 引言 36

3.2 特征方程 36

3.3 边界条件 41

上游端为恒定水头水库 41

下游端为恒定水头水库 42

下游端为盲端 43

下游端为阀门 44

串联营 45

下游端为孔口 45

分岔营 46

上游端为离心泵 47

下游端为混流式水轮机 48

3.4 稳定和收敛条件 48

3.5 复杂系统的时间增量选择 49

3.6 混合隐式特征线法 50

3.7 管道系统分析 51

3.8 实例研究 54

习题 58

参考文献 59

第四章 离心泵引起的过渡过程 63

4.1 引言 63

4.2 各种水泵运行方式引起的过渡过程 63

4.3 水泵的数学模型 64

4.4 水泵故障的边界条件 66

水泵所加的条件方程 66

转动质量微分方程 68

解调节方程 69

连续方程 69

出水管特征方程 69

4.5 特殊情况的边界条件 71

并联水泵 71

串联水泵 74

4.6 算例 78

4.7 水泵起动 79

4.8 管道设计准则 80

正常情况 80

试验和测试设备 81

抽水站资料 81

破坏情况 81

紧急情况 81

4.9 数学模型的检验 81

数学模型 82

计算和测量结果的比较 82

4.10 实例研究 82

供水系统 82

分析 83

结果 85

习题 86

讨论 86

参考文献 88

第五章 水电站的水力过渡过程 91

5.1 引言 91

5.2 水电站简图 91

5.3 上游和下游输水道 92

5.4 水轮机模拟 92

5.5 水轮机调速器 98

调节器 101

调速器 101

永态转差 102

配压阀 102

导叶接力器 102

5.6 计算程序 103

5.7 过渡过程的起因 103

5.8 数学模型的检验 105

原型试验 105

原型数据 106

计算结果与实测结果比较 107

5.9 压力水管设计准则 110

正常情况 110

事故情况 110

破坏情况 110

5.10 发电机惯量 110

5.11 调节稳定性 112

概述 112

调节系统的微分方程 114

稳定性判据 115

例5.1 116

过渡过程转速曲线 117

调节器参数的最佳值 122

例5.2 122

5.12 实例研究 123

习题 128

参考文献 130

6.2 术语 133

反应堆的类型 133

概述 133

6.1 引言 133

第六章 核电站中的水力过渡过程 133

堆芯事故冷却系统 134

6.3 过渡过程产生的原因 135

6.4 分析方法 136

概述 136

建立数学模型 136

数值解法 137

6.5 边界条件 138

冷凝器 138

截流空气 140

管道破裂和安全盘破坏 141

6.6 冷却剂流失事故 141

6.7 分析两相瞬变流的隐式有限差分法 141

概述 141

基本方程 141

基本方程转换为特征方程 143

建立代数方程 145

检验 147

计算步骤 147

6.8 实例研究 149

给水管道的结构 149

事故的描述 149

振动的可能起因 150

习题 154

参考文献 154

第七章 长输油管道中的过渡过程 159

7.1 引言 159

7.2 定义 160

7.3 过渡过程的起因 161

7.4 分析方法 162

7.5 设计考虑 164

概述 164

控制设备及压力波保护装置 164

习题 165

参考文献 166

第八章 压力管道系统中的共振 168

8.1 引言 168

8.2 产生共振的条件 168

8.3 强迫振荡和自激振荡 171

干扰力作用 172

自激振荡 172

8.4 分析方法 174

时域--特征线法的分析 174

频域分析 174

8.5 专门名词 175

稳定振荡流 175

瞬时和平均流量及瞬时和平均压力水头 175

状态向量和传递矩阵 176

共振频率 176

理论周期 176

8.6 框图 179

8.7 传递矩阵的推导 179

场矩阵 180

例8.1 183

点阵 191

8.8 频率响应 197

波动压力水头 198

波动流量，吸水管道 200

振荡阀 202

确定频率响应的步骤 203

例8.2 204

8.9 压力波节和波腹的位置 207

8.10 压力和流量沿管道的变化 208

串联系统 210

8.11 共振频率的确定方法 210

习题 215

例8.3，8.4 215

8.12 传递矩阵法的检验 216

特征线法 216

实验结果 216

阻抗法 221

能量原理 222

8.13 关于具有变化特性的管路 223

习题 226

参考文献 228

第九章 瞬时空穴和液柱分离 232

9.1 引言 232

9.2 概述 232

9.3 压力减少到气化压力的原因 233

9.5 气液混合液的波速 235

9.4 气穴流的能量损失 235

9.6 气穴流和液柱分离的分析 238

9.7 方程推导 239

假设 239

连续方程 239

动量方程 240

气穴流、液柱分离 241

9.8 数值解法 242

波动方程 242

液柱分离 244

结果 245

气体释放 245

9.9 设计考虑 246

9.10 实例研究 246

工程介绍 246

现场试验，数学模型 248

计算与测量结果的比较 249

习题 250

参考文献 251

分岔渠道与并联渠道系统 254

10.2 控制过渡过程的实用装置与方法 256

10.1 引言 256

第十章 控制过渡过程的方法 256

10.3 调压室 257

概述 257

边界条件 257

10.4 气垫式调压室 259

概述 259

边界条件 260

10.5 阀门 264

概述 264

边界条件 267

10.6 过渡过程水流的最佳控制 273

设计 274

10.7 实例研究 274

数学模型 275

结果 276

习题 277

参考文献 278

第十一章 调压室 282

11.1 引言 282

11.2 调压室型式 283

11.3 基本方程式的推导 283

运动方程 284

连续方程 285

11.4 运动方程和连续方程的现有解法 285

11.5 无阻尼系统的波动周期和振幅 286

11.6 稳定性 287

11.7 方程标准化 289

11.8 相位平面法 290

11.9 不同需水情况的分析 291

等流量 291

等开度 293

等出力 296

等出力结合等开度 300

结论 302

概述 304

11.10 阻抗式调压室 304

运动方程推导 305

11.11 差动式调压室 306

概述 306

方程推导 306

11.12 并联调压室 307

设置调压室的必要性 308

位置 308

尺寸 308

11.13 设计考虑 308

11.14 实例研究 310

工程介绍 310

初步探讨 310

分析方法的选择 311

研究程序 312

各变量范围选择 312

方程推导 313

结果 313

相似模拟 313

调压室尺寸选择 315

参考文献 318

第十二章 明？中的过渡水流 321

12.1 引言 321

12.2 定义 321

12.3 过渡过程的起因 322

12.4 涌波高度和波速 323

矩形渠道 325

12.5 方程推导 327

连续方程 327

运动方程 329

12.6 求解方法 331

12.7 特征线法 332

12.9 扩散方法 334

建立代数方程式 334

12.8 显式有限差分法 334

边界条件 335

稳定条件 340

计算步骤 341

12.10 初始条件 342

原型观测 344

数学模型 344

12.11 显式有限差分法--扩散法的检验 344

量测结果与计算值的比较 346

12.12 隐式有限差分法 349

概述 349

实用的隐式差分格式 349

斯特柯夫隐式法 350

稳定条件 355

12.14 特殊课题 356

溃坝 356

12.13 显式差分法与隐式差分法的比较 356

潮汐波 357

次生波或法锐波 357

明、满交替水流 358

滑坡产生的波浪 362

12.15 实例研究 363

工程介绍 363

数学模型 365

运行规则 370

结果 370

习题 371

参考文献 373

附录 380

附录A 初步分析用的公式和图表 380

附录B 分析开启或关闭阀门所引起的过渡过程的计算程序 397

附录C 分析离心泵因断电引起的过渡过程计算程序 404

附录D 确定串联管道频率响应的计算程序 415

附录E 水泵特性曲线数据 419

附录F 国际单位、英制单位及其换算系数 420