基于二阶Godunov格式与虚拟边界法的水电站水力瞬变建模

摘要

采用二阶Godunov格式分别对水电站机组及其过流系统进行建模与求解，根据有限体积法对水锤控制方程进行离散，采用黎曼求解器中求解通量；提出虚拟边界法，实现水轮机与管线计算区域同时求解并达到的二阶Godunov格式求解精度；将所建模型与传统特征线法、水力瞬变实验结果进行对比，并分析库朗数对模型计算结果的影响。结果表明：针对水电站水力瞬变过程，当库朗数等于1时，所建二阶Godunov格式与传统的特征线法2种方法均不存在任何数值衰减，两者计算结果基本一致；当库朗数小于1时，传统的特征线法由于插值会引起数值耗散，引起较大计算误差。所建的二阶Godunov格式能有效模拟水电站输水系统的压力波动、机组转速、流量等重要参数动态变化，具有更好的准确性、稳定性和高效性。研究为水电站水力过渡过程提供了一种精准、稳定的计算方法。

关键词

水电站水力过渡过程 / 有限体积法 / 二阶Godunov / 特征线法