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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5.1116

过渡过程转速曲线117

调节器参数的最佳值122

例5.2122

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8.1183

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8.2204

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8.3，8.4215

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