[发明专利]一种基于水试验的波纹管压降性能验证方法

说明书

一种基于水试验的波纹管压降性能验证方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用水试验装置在不同工况下获取试验用波纹管内水的流量与压降关系数据；步骤2，对试验用波纹管进行建模仿真，并基于仿真过程获取所述仿真波纹管内水与液氮的流量与压降关系数据；步骤3，对比步骤1和步骤2中获取的试验用波纹管内水的流量与压降关系数据和仿真波纹管内水的流量与压降关系数据，分析试验过程与仿真过程中的误差原因；步骤4，基于分析获得的仿真过程中的误差原因对仿真过程进行修正，并选择最优的仿真模型。本发明方法能有效获取波纹管的压降性能，和评估并指导仿真模型，并准确指导高温超导电缆的设计和制造。

技术领域

本发明涉及超导输电领域，更具体地，涉及一种基于水试验的波纹管压降性能验证方法。

背景技术

超导技术在电力系统中的应用多种多样，也是近年来超导应用研究的主要方向之一。与电力电缆相比，超导电缆具有很大的优越性，例如：输电能力较强，成本节约、占用空间小、线路阻抗极低、输电损耗小、抗磁干扰能力强；允许采用相对较低的电压进行长距离输电，也可以地下输电从而避免超高压高空输电所带来的噪声、电磁污染和安全隐患，保护生态环境。

目前，将高温超导电缆封装于波纹管内并使用流动的液氮进行冷却，是现有技术中高温超导电缆的主要封装方式。因此，研究常用波纹管内流体的阻力特性、压降特性对于高温超导电缆的设计和运行具有重要意义。然而现有技术中，尽管可以通过对波纹管进行建模仿真获得其内的流体流动特性，但是对于仿真方法的有效性和精确程度尚不具备一种有效的波纹管压降性能验证和评估方法。

因此，亟需一种新的波纹管压降性能验证方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于水试验的波纹管压降性能验证方法，能够通过通过对不同工况下试验用波纹管内水的流量与压降关系数据进行获取，从而分析波纹管仿真过程中的误差原因，并选择最优的仿真模型。

本发明采用如下的技术方案。一种基于水试验的波纹管压降性能验证方法，其中包括以下步骤：步骤1，采用水试验装置在不同工况下获取试验用波纹管内水的流量与压降关系数据；步骤2，对试验用波纹管进行建模仿真，并基于仿真过程获取仿真波纹管内水与液氮的流量与压降关系数据；步骤3，对比步骤1和步骤2中获取的试验用波纹管内水的流量与压降关系数据和仿真波纹管内水的流量与压降关系数据，分析试验过程与仿真过程中的误差原因；步骤4，基于分析获得的仿真过程中的误差原因对仿真过程进行修正，并选择最优的仿真模型。

优选地，步骤1中还包括：对水试验装置的流量调节阀进行调节，待流量计和差压计读数稳定后，获取当前工况下试验用波纹管内水的流量，以及波纹管两端的压差数据作为波纹管的压降；改变水试验装置的流量调节阀的开度，在不同工况下重复上述步骤，直到获取的试验数据满足数据拟合的最低要求。

优选地，步骤1中还包括：对不同工况下波纹管内水的流量数据、对应于波纹管内水的流量数据的波纹管两端的压差数据进行记录；基于记录将数据的离散点绘制于流量-压降坐标系内，并基于离散点拟合出波纹管内水的流量-压降关系。

优选地，流量-压降坐标系的横坐标为用于表征水的流速的雷诺数，纵坐标为用于表征波纹管压降特征的每米压降；或者，流量-压降坐标系的横坐标为水或液氮的流速，纵坐标为用于表征波纹管压降特征的每米压降。

优选地，基于水、液氮的动力粘度和密度数据，得到液氮的雷诺数系数；

基于所述液氮的雷诺数系数，生成所述波纹管内液氮的流量-压降关系曲线。

优选地，雷诺数为

式中，D为波纹管的直径，

u为波纹管中水或液氮的流动速度，

μ为波纹管中水或液氮的动力粘度，

ρ为水或液氮的密度。