Bentley OpenFlows HAMMER CONNECT Edition 帮助

数值模型校正与验证

作为其专家证人和断裂调查服务的一部分,EHG 为民用(给排水)、采矿(泥浆)和水电行业的客户校准并验证了 HAMMER 关于不同流体和系统的数值模拟。计算机模型和验证数据之间的比较可分为以下三类:

  • 在某些假设下存在闭合式解析解的情形。如果模型能够直接重新生成解,则被认为对这种情况有效。示例文件 (\\HAMR\Samples) hamsam01.hif 是验证 Joukowski 方程的案例。
  • 有流量和压力数据记录的实验室试验。模型使用一组数据校准,并在不改变参数值的情况下,用于匹配另一组结果。如果成功,则认为对这些情况有效。
  • 针对实际系统进行的有流量和压力数据记录的现场测试。要进行这些比较,就需要校正所有传感器组的阈值和跨度,同时进行多项数据和时基检查,仔细规划测试并提供解释。声音校正匹配多个传感器记录,并再现峰值信号和二次信号。所有测量都间隔一秒或几分之一秒进行。

建立一个理论模型来精确模拟水压系统中可能发生的所有物理现象是极其困难的。因此,每个水力瞬时模型都涉及对实际问题的一些估计和简化。对于试图确定安全浪涌控制系统的设计者来说,保守的结果就已足够。

计算机模型结果与系统实际测量值之间的差异受多种因素的影响,包括:

  • 精确确定管道系统的压力波速度,即使并非不可能,也难以做到。埋设管道尤其如此,因为其波速会受到层理条件和周围土壤压实情况的影响。
  • 对动态系统组件(如阀门、水泵和保护装置)进行精确建模存在困难,因为它们会随着时间的推移而退化,并且会在维护活动中进行调整。测量设备也可能不够准确。
  • 非恒稳态或瞬时摩擦系数和损失取决于流体的速度和加速度,即使在实验室条件下也难以预测和校准。
  • 预测系统液体中游离气体的存在有时是不可能的。这些气体会显著影响压力波速。此外,蒸汽囊形成和液柱分离的确切时间也难以模拟。

根据现场数据校准模型参数可以最大限度地减少以上列出的第一个错误源。与操作人员对话、仔细审查维护记录有助于获取准确的动态水力组件运行特性。非恒稳态或瞬时摩擦系数以及游离气体的影响变得更加难以解释。

好在大多数水系统中,摩擦影响通常较小,而通过指定保护装置和/或能够耐受亚大气或真空条件(通常短暂存在)的更坚固的管道和配件,就可以避免气蚀的发生。

对于存在游离气体并可能发生水柱分离的系统,水力瞬态的数值模拟则更加复杂,计算结果的不确定性也更大。由难以精确模拟的微小蒸汽囊引起的小压力峰值极少会导致瞬时包络发生显著变化;而较大的蒸汽囊一旦破裂,就可能导致压力明显上升,因而对此类事件进行了模拟,并且模拟精度足以支持得出明确的结论。

总之,HAMMER 是一款强大而必不可少的水压系统设计和操作工具,前提是我们仔细解释结果并进行如下审查:

  • 执行假设分析,以考虑可测试范围内的更多事件和位置,包括需要进行破坏性测试的事件。
  • 确定结果对不同操作时间、系统配置和操作及保护设备组合的敏感性。
  • 基于校准或未校准的模型,通过相互比较,预测拟设系统容量和浪涌保护升级的效果。

如果您的系统可以获取瞬时压力或流量测量结果,就能方便地进行以上操作,但通常只需使用 HAMMER 就能获得有效的结论和建议。