董　瑜，刘韩生，曹长冲

(1 西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；2 中国长江电力股份有限公司,湖北 宜昌 443002)



4种TVD格式对调压室水击波的数值模拟

董瑜1，刘韩生1，曹长冲2

(1 西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；2 中国长江电力股份有限公司,湖北 宜昌 443002)

[摘要]【目的】 分析比较4种不同构造形式TVD格式在捕捉水击波时耗散性和压制性数值性能的差异, 为带调压室水电站压力管道水击波过程模拟提供参考。【方法】 采用具有代表性的Harten TVD格式、Sweby TVD格式、TVD-MacCormark格式以及全离散TVD格式求解水击控制方程，结合给定的调压室系统水击模型边界条件，对某工程实例进行计算，并对数值模拟结果与试验数据进行分析。【结果】 TVD格式可模拟调压室系统水击波的变化过程，最大水击压力与试验数据相对误差不超过1%，且间断处能够有效地捕捉激波振荡；对比4种格式计算结果，在水击波上升和振荡过程中，Harten TVD格式的计算结果与实测数据吻合最好。【结论】 TVD格式计算精度较高，是模拟调压室水击现象行之有效的方法之一。

[关键词]调压室系统；水击波；数值模拟；TVD格式；数值通量

调压室是解决水电站水击问题的常用手段，准确模拟其调压过程十分重要。一直以来，特征线法[1]在水击计算中应用非常广泛，然而在遇到计算域内非常数或非均衡克朗数时，该法需要进行修正或不能保证守恒[2]。Harten于1983年提出并构造的TVD格式开创了双曲型方程高分辨率格式研究的新纪元，其能够准确地捕捉激波的位置，对间断具有高分辨率[3]，国内外学者在此研究的基础上构造了其他高精度无波动格式，并得到了广泛的应用[4-6]。……