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SIMULATION OF HYdRAULIC TRANSIENTS IN HYdROPOWER SYSTEMS USING THE 1-d-3-d coupling APPROACH

Journal of Hydrodynamics 2012年第4期24卷 595-604页

作者： ZHANG Xiao-xi CHENG Yong-guang State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science Wuhan UniversityWuhan 430072China

Although the hydraulic transients in pipe systems are usually simulated by using a one-dimensional （l-d） approach, local three-dimensional （3-d） simulations are necessary because of obvious 3-d flow features in some local regions of the hydropower systems. This paper combines the 1-d method with a 3-d fluid flow model to simulate the Multi-dimensional （Md） hydraulic transients in hydropower systems and proposes two methods for modeling the compressible water with the correct wave speed, and two strategies for efficiently coupling the 1-d and 3-d computational domains. The methods are validated by simulating the water hammer waves and the oscillations of the water level in a surge tank, and comparing the results ~with the 1-d solution data. An Md study is conducted for the transient flows in a realistic water conveying system that consists of a draft tube, a tailrace surge tank and a tailrace tunnel. It is shown that the 1-d-3-d coupling approach is an efficient and promising way to simulate the hydraulic transients in the hydropower systems in which the interactions between 1-d hydraulic fluctuations of the pipeline systems and the local 3-d flow patterns should be considered.

关键词： hydropower station hydraulic transients compressible water model coupling of 1-d and 3-d methods

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