氣液活塞泵數(shù)值計(jì)算的修正特征線法

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摘要：本文研究了氣液活塞泵的運(yùn)動機(jī)理，提出了一種用于定常振蕩流數(shù)值計(jì)算的“修正特征線法”.在常規(guī)特征線法的基礎(chǔ)上，通過將“時(shí)間修正因子”引入運(yùn)動方程，不僅統(tǒng)一了變波速多介質(zhì)段計(jì)算節(jié)點(diǎn)的特征線斜率，保證計(jì)算在矩形網(wǎng)格上進(jìn)行，而且還在一定程度上提高了計(jì)算速度.文章推導(dǎo)了修正特征線法的特征型微分方程及差分方程：針對單介質(zhì)管路和多介質(zhì)管路分別提出了不同的處理方法；并在最后給出了氣液活塞泵定常振蕩流計(jì)算實(shí)例，與試驗(yàn)結(jié)果的對比一方面驗(yàn)證了“修正特征線法”計(jì)算變波速多介質(zhì)段定常振蕩流問題的優(yōu)越性，另一方面也提出該方法在精度分析和斂散性方面尚需進(jìn)一步研究.

關(guān)鍵詞：修正特征線法 定常振蕩流 氣液活塞泵

　　氣液活塞泵是一種免維修流體輸送機(jī)械，由于氣體和液體在泵內(nèi)作類似固體活塞的往復(fù)運(yùn)動，故稱氣液活塞泵.氣液活塞運(yùn)動屬變波速兩介質(zhì)段定常振蕩運(yùn)動，目前普遍認(rèn)為解決定常振蕩問題最經(jīng)濟(jì)的方法是傳遞矩陣法，但對振幅較大的非線性定常振蕩系統(tǒng)，傳遞矩陣法的線性化假定存在較大誤差.特征線法在這方面有所改進(jìn)，它對振幅大小無限制，并可對摩擦項(xiàng)采用二階估算形式.因此在處理非線性度較強(qiáng)的瞬變流包括定常振蕩流中，特征線法具有重要的應(yīng)用價(jià)值.但是，特征線法在處理緩慢瞬變和短管瞬變時(shí)，其計(jì)算速度一般較慢.氣液活塞泵內(nèi)部存在著不同的介質(zhì)區(qū)段，其密度和波速均不相同，若采用特征線法直接求解方程，將出現(xiàn)一種不規(guī)則的浮動網(wǎng)格，不能直接獲得特定瞬間和特定截面上的信息.本文針對上述特點(diǎn)，將常規(guī)特征線法進(jìn)行改進(jìn)，利用“時(shí)間修正因子”α增加時(shí)間步長，提高計(jì)算速度.該法不僅可用于計(jì)算單介質(zhì)、固定波速的管路非定常流，而且對于變密度、變波速的氣液管路定常振蕩運(yùn)動同樣適用，通過在不同的時(shí)空區(qū)段引入不同的α，保持矩形計(jì)算網(wǎng)格的穩(wěn)定，在達(dá)到計(jì)算精度的前提下，簡化了計(jì)算程序.“修正特征線法”拓展了特征線法在工程中的應(yīng)用，本文重點(diǎn)討論其在氣液定常振蕩流中的應(yīng)用.

　參 考 文 獻(xiàn)：
[1]懷利E B，斯特里特V L.瞬變流[C].清華大學(xué)流體傳動與控制教研組譯，北京：水利電力出版社，1983.2.
[2]索科洛夫Е Я,津格爾Н М.噴射器[C].黃秋云譯,北京：科學(xué)出版社，1977.3.