水力計算
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
水力計算的視頻教程
中核核反應(yīng)堆熱工水力實驗室：多相流數(shù)值計算在核電研發(fā)中的應(yīng)用簡介
內(nèi)容概要：1.核能轉(zhuǎn)化研發(fā)中數(shù)值計算分析的需求及難點介紹2.國內(nèi)外針對核能轉(zhuǎn)化研發(fā)數(shù)值模擬需求所開發(fā)的CFD軟件現(xiàn)狀3.解決方案及典型應(yīng)用，解決多相流模擬問題，實現(xiàn)自主可控4.針對新堆型、新技術(shù)，數(shù)值計算分析的未來開發(fā)路徑
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水力計算的實例教程
水系統(tǒng)管路水力計算是系統(tǒng)正確設(shè)計和優(yōu)化的基礎(chǔ)。
空調(diào)水系統(tǒng)的管路水力計算是在已知水流量和推薦流速下,確定水管管徑,計算水在管路中流動的沿程阻力損失和局部阻力損失,確定水泵的揚程和流量。
空調(diào)水循環(huán)管路水力計算的原理
1.1.沿程阻力損失
水管路將流量和管徑不變的一段管路稱為一個計算管段,計算管段沿程阻力損失,即：
在給定水狀態(tài)參數(shù)及其流動狀態(tài)的條件下,λ和ρ值均為已知,則式(6) 就表示為R = f (d,qm)的函數(shù)式。
利用公式(4) ,(5) ,(6) ,計算出冷卻水和冷凍水在不同水流量、不同管徑、不同速度的沿程比摩阻,詳見表1 和表2。
空調(diào)水系統(tǒng)水力計算方法
2.1空調(diào)冷凍水系統(tǒng)水力計算方法
2.1.1冷凍水水量
空調(diào)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)一般采用閉式系統(tǒng),系統(tǒng)的供水溫度通常為7℃, 回水溫度為12℃, 溫差為5℃,泵的流量按空調(diào)系統(tǒng)夏季最大計算冷負(fù)荷確定,即：
若空調(diào)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)采用二次泵循環(huán)管路,則：
1) 一次泵的選擇
a) 泵的流量應(yīng)等于冷水機組蒸發(fā)器的額定流量;
b) 泵的揚程為克服一次環(huán)路的阻力損失,其中包括一次環(huán)路的管道阻力和設(shè)備阻力;
c) 一次泵的數(shù)量與冷水機組臺數(shù)相同.
2) 二次泵的選擇
a) 泵的流量按分區(qū)夏季最大計算冷負(fù)荷確定;
b) 二次泵的揚程應(yīng)能克服所管分區(qū)的二次最
不利環(huán)路中用冷設(shè)備、管道、閥門附件等總阻力要求。
無論采用一次泵冷凍水系統(tǒng),還是采用二次泵冷凍水系統(tǒng),選擇水泵時,流量附加10% 的余量,揚程也附加10% 的余量。
2.2.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)水力計算方法
空調(diào)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)一般采用開式系統(tǒng),水力計算是確定冷卻水流量后,確定冷卻水泵的揚程.
2.2.1冷卻塔冷卻水量
池到噴嘴的高差) 所需的壓力,Pa.
展開 2、計算：
ΔPj-局部損失，Pa；
ξ—局部阻力系數(shù)，見附錄V。
3、減小局部阻力的措施
（2）彎頭
總阻力損失：
總損失即為沿程損失與局部損失之和：
ΔP=ΔPm+ΔPj
ΔP—管段總損失，Pa。
風(fēng)管內(nèi)的壓力分布
從圖中可以看出：
1．在吸風(fēng)口點1處的全壓和靜壓均比大氣壓力低，入口外和入口處的一部分靜壓降轉(zhuǎn)化為動壓，另一部分用于克服入口處產(chǎn)生的局部阻力。
2．在斷面不變的風(fēng)道中，如管段1～2、3～4、5～6、6～7和8～9，能量的損失是由摩擦阻力引起的，此時全壓和靜壓的損失是相等的。
3．在收縮段2～3，沿著空氣的流動方向，全壓值和靜壓值都減小了，減小值也不相等，但動壓值相應(yīng)增加了。
4．在擴張段7～8和突擴點6，動壓和全壓都減小了，而靜壓則有所增加，即會產(chǎn)生所說的靜壓復(fù)得現(xiàn)象。
5．在出風(fēng)口點9處，全壓得損失與出風(fēng)口形狀和流動特性有關(guān)，由于出風(fēng)口的局部阻力系數(shù)可大于1、等于1或小于1，所以全壓和靜壓變化也會不一樣。
6．在風(fēng)機段4～5處，風(fēng)機的風(fēng)壓即是風(fēng)機入口和出口處的全壓差，等于風(fēng)道的總阻力損失。
風(fēng)管的水力計算：
一、水力計算的任務(wù)和方法
1．水力計算的任務(wù)
(1)確定系統(tǒng)中各個管段的斷面尺寸
(2)計算阻力損失
(3)選擇風(fēng)機
2．水力計算的方法
（1）假定流速法
先按技術(shù)經(jīng)濟要求選定風(fēng)管的流速，再根據(jù)風(fēng)量來確定風(fēng)管的斷面尺寸和壓力損失，目前常用此法進(jìn)行水力計算。
（2）壓損平均法
（3）靜壓復(fù)得法
水力計算步驟：
1．確定通風(fēng)系統(tǒng)方案，繪制管路系統(tǒng)軸測示意圖。
2．在軸測圖中對各管段進(jìn)行編號，標(biāo)注長度和風(fēng)量。通常把流量和斷面尺寸不變的管段劃分為一個計算管段。
3．選定合理的氣流速度。
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Hammer（水錘計算和瞬態(tài)分析)軟件培訓(xùn)
一、培訓(xùn)背景：
Hammer將水錘效應(yīng)的復(fù)雜原理結(jié)合成為簡單易用的工具，協(xié)助水利工程師順利地進(jìn)行任何復(fù)雜的水錘水擊水力計算與設(shè)計。可用于各種輸配水管道系統(tǒng)的水錘分析，包括長距離輸水管道、城市市政配水管網(wǎng)、多級泵站系統(tǒng)、調(diào)速泵系統(tǒng)、廠區(qū)管網(wǎng)、大流量工業(yè)水系統(tǒng)及水電站渦輪發(fā)電機組及管路的水錘分析。
HAMMER 為用戶提供了基于精確數(shù)值解的水力計算引擎和簡單易用的用戶界面與接口，能夠有效的辨識、管理、并減少和水錘有關(guān)的風(fēng)險。
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class="ql-align-center">圖1 三維模型</p><p class="ql-align-justify"><strong>2.2 邊界條件</strong></p><p>計算參數(shù)如下圖，工況下，煙氣量為286601m3/h，進(jìn)口速度為18.28m/s，溫度為180℃，<span style="color: rgb(25, 25, 25);">進(jìn)口尺寸2.75m(長)*1.8m(寬）,水力直徑計算為
</p><p>2、 <strong>計算參數(shù)</strong></p><p><span style="color: rgb(25, 25, 25);">氣體進(jìn)口參數(shù)：進(jìn)口風(fēng)量67087m3/h，進(jìn)口溫度250℃，進(jìn)口尺寸直徑1.2m，進(jìn)口風(fēng)速計算為16.49m/s，水力直徑計算為1.2m，湍流強度計算為2.97%，氣體密度為0.653kg/m3，氣體粘度為2.8E-05Pa·s</span></p>
的壓力值為0 Pa，風(fēng)機進(jìn)口outlet的邊界條件設(shè)置為壓力出口，壓力值為-3800 Pa，Pr面的邊界條件設(shè)置為內(nèi)部界面interior；</p><p>（2）總風(fēng)量17000m3/h：管道物料入口inlet的邊界條件設(shè)置為速度進(jìn)口，物料入口速度值為4.22 m/s，<span style="color: rgb(25, 25, 25);">進(jìn)口溫度160℃，進(jìn)口尺寸1.6m(長)*0.7m(寬），水力直徑計算為
進(jìn)口參數(shù)：進(jìn)口風(fēng)量155000m3/h，進(jìn)口溫度200℃，進(jìn)口尺寸直徑1.85m,進(jìn)口風(fēng)速計算為16.03m/s，水力直徑計算為1.85m，湍流強度計算為2.9%，氣體密度為0.7465kg/m3，氣體粘度為2.59E-05Pa·s
進(jìn)口參數(shù)：進(jìn)口風(fēng)量1150000m3/h，進(jìn)口溫度160℃，進(jìn)口尺寸2.35m(長)*1.88m(寬）,進(jìn)口風(fēng)速計算為72.31m/s，水力直徑計算為2.089m，湍流強度計算為2.27%，氣體密度為0.815kg/m3，氣體粘度為2.45E-05Pa·s
分析結(jié)果如下：
檢測面的壓力
壓力流線圖
由以上各圖可知：
由于進(jìn)口風(fēng)速較大，除塵器進(jìn)口分管道與主管道的結(jié)構(gòu)布置不理想
天洑軟件CAESES技術(shù)支持工程師張永興就CAESES新版本中的靜水力計算功能，模塊化船體建模功能，模塊化螺旋槳建模功能做了詳細(xì)的演示與操作培訓(xùn)，幫助參會工程師快速掌握新工具的高效使用方法。
在壓水堆中，軟件可模擬安注水過程、氫氣復(fù)合及燃燒、抑壓水池工作過程等；在鉛鉍/鈉冷快堆中，可進(jìn)行金屬液體熱工水力計算、事故工況下自然對流計算等；在熔鹽堆中，實現(xiàn)了堆芯流量分配計算、熔鹽泄露凝固計算等關(guān)鍵場景的仿真。
技術(shù)優(yōu)勢：
全代碼自主可控：該軟件安全可靠可控，經(jīng)第三方評測顯示代碼自主率超過 95%。
在超臨界二氧化碳核能動力系統(tǒng)、氣冷堆、壓水堆、鉛鉍/鈉冷快堆、熔鹽堆等不同的堆型場景中，VirtualFlow都能進(jìn)行精準(zhǔn)的熱工水力計算，為核電站的安全運行提供有力保障。
流動傳熱傳質(zhì)：流動傳熱傳質(zhì)是核電站、核島、常規(guī)島、電氣系統(tǒng)及設(shè)備中最常見的物理現(xiàn)象。
水利設(shè)計計算工具，200多個，超大容量，包括重力壩計算、拱壩計算、土石壩計算、溢洪道計算、水閘計算、渡槽計算、堰流計算、擋土墻計算、倒虹吸計算、穩(wěn)定計算、引水隧洞計算、渠道計算、各類水力計算、滲流計算、浸潤線計算、河道水深計算、水損計算、洪水計算、水文計算等等一系列內(nèi)容，都整理里在表格中，水利水電基本常用的工具都匯總齊全。
05 結(jié)果與討論
通過數(shù)值建模師和水力工程師對不同幾何形狀的進(jìn)口通道和電廠不同的運行條件進(jìn)行水力計算，找到能夠同時滿足水力和土木工程標(biāo)準(zhǔn)的幾何形狀。
在Caderousse小型水電站的案例下，測試了兩種非常不同的進(jìn)水口渠道配置（進(jìn)水口渠道與主河道的位置和角度不同，見圖3）進(jìn)行初步評估。為了節(jié)約運行成本，將速度場更均勻的進(jìn)水口渠道構(gòu)型配置在實體比例模型上進(jìn)行進(jìn)一步測試。
