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龍圖騰網(wǎng)恭喜河海大學(xué)申請(qǐng)的專利一種基于有限體積法的抽水蓄能電站水力瞬變的模擬方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN114970053B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-30發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202210247502.9，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/18；該發(fā)明授權(quán)一種基于有限體積法的抽水蓄能電站水力瞬變的模擬方法是由吳金遠(yuǎn);周領(lǐng);胡垠盈;陸燕清;王寧;李赟杰設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-03-14向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種基于有限體積法的抽水蓄能電站水力瞬變的模擬方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種基于有限體積法的抽水蓄能電站水力瞬變的模擬方法，包括：將管道非定常流方程改寫成經(jīng)典水錘方程；基于FVM，進(jìn)行離散，得到有壓管道內(nèi)各單元體的積分求解公式；采用Riemann問題的求解格式，得到各控制體邊界處的通量計(jì)算形式；根據(jù)二階Godunov的求解格式，進(jìn)行通量求解，得到各單元體邊界處二階精度的通量計(jì)算值；通過時(shí)間積分將源項(xiàng)合并，得到機(jī)組控制方程；根據(jù)Riemann不變量方程，采用添加虛擬體的方式對(duì)邊界處進(jìn)行計(jì)算；對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理，進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。本發(fā)明將水泵水輪機(jī)的控制方程與虛擬體進(jìn)行結(jié)合，可以更方便的處理抽水蓄能電站管網(wǎng)系統(tǒng)中MOC需要進(jìn)行波速調(diào)整、簡(jiǎn)化模型等帶來的計(jì)算復(fù)雜、精度較低的問題。

本發(fā)明授權(quán)一種基于有限體積法的抽水蓄能電站水力瞬變的模擬方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于有限體積法的抽水蓄能電站水力瞬變的模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：將管道非定常流方程改寫，忽略對(duì)流項(xiàng)，寫成經(jīng)典水錘方程；S2：基于FVM，將步驟S1獲得的水錘方程進(jìn)行離散，得到有壓管道內(nèi)各單元體的積分求解公式；S3：采用Riemann問題的求解格式，得到各控制體邊界處的通量計(jì)算形式；S4：根據(jù)二階Godunov的求解格式，通過步驟S3得到的通量計(jì)算形式進(jìn)行通量求解，得到各單元體邊界處二階精度的通量計(jì)算值；S5：根據(jù)通量計(jì)算值，通過時(shí)間積分將源項(xiàng)合并；S6：在獲得機(jī)組控制方程后，根據(jù)Riemann不變量方程，采用添加虛擬體的方式對(duì)水庫(kù)與機(jī)組的邊界處進(jìn)行計(jì)算；S7：對(duì)步驟S6的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理，進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證；所述步驟S3中各控制體邊界處的通量計(jì)算形式為： 其中，g為重力加速度；a為波速；所述步驟S4具體為：A1：數(shù)據(jù)重組 其中，Δx為空間步長(zhǎng)；上標(biāo)n表示t時(shí)刻；Δi由斜率限制器函數(shù)計(jì)算得到，對(duì)于MINMOD函數(shù) A2：時(shí)間推進(jìn) 其中，Δt為時(shí)間步長(zhǎng)；A3：?jiǎn)栴}求解 將計(jì)算得到的13、14代入式5得到各單元體邊界處二階精度的通量計(jì)算值；所述步驟S6中將水泵水輪機(jī)的邊界控制方程與虛擬體相結(jié)合，而水泵水輪機(jī)的控制方程，由以下幾個(gè)方程得到：全特性曲線：對(duì)水泵水輪機(jī)的全特性曲線采用改進(jìn)的Suter變換，具體如下： 式中：WH和WM分別是水頭特性函數(shù)和力矩特性函數(shù)；y為相對(duì)流量角；z為相對(duì)導(dǎo)葉開度；h、q、ε、m分別為水泵水輪機(jī)的揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速與力矩的無量綱值；下標(biāo)11表示單位值，下標(biāo)r表示額定值；c為常數(shù)；轉(zhuǎn)動(dòng)方程：在水泵水輪機(jī)甩荷工況下，轉(zhuǎn)速平衡方程如下 式中：ε、m分別為水泵水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速與力矩的無量綱值，下標(biāo)0表示上一時(shí)刻的值，下標(biāo)00表示上上時(shí)刻的值；Ta為水輪機(jī)組的時(shí)間慣性常數(shù)，計(jì)算公式為： 式中：GD2為機(jī)組的飛輪力矩；Nr為水泵的額定轉(zhuǎn)速；Pr為水泵的額定功率；水頭方程：分別記蝸殼進(jìn)口處與尾水管出口處的節(jié)點(diǎn)為1和2，帶入相應(yīng)的特征線方程，則根據(jù)水輪機(jī)水頭的定義可以得到水輪機(jī)的水頭平衡方程為：H＝Cp-Cm-Bp+BmQ+C2|Q|Q27 式中：A為壓力鋼管面積，m2；其他符號(hào)含義同上；聯(lián)立式22、23、25和27，即可得到水泵水輪機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)；因此針對(duì)以上水泵水輪機(jī)的邊界控制方程，僅需要求出管道在蝸殼與尾水管處的虛擬體的物理變量值，同時(shí)結(jié)合Riemann不變量方程，便可得到： 式中：和為與蝸殼相連的壓力管道的最后一個(gè)單元體的流速和水頭；V1n和為與尾水管相連的壓力管道的第一個(gè)單元體的流速和水頭；將得到的式29～30帶入式27即可求解虛擬邊界條件下的水頭平衡方程。

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