第13章有压管道非恒定流 回到总目录
第13章 有压管道非恒定流 回到总目录
第一节概述 有压管道非恒定流问题,即水击问题 正常运行的管道,由于某种原因,须迅速关闭或开启 阀门或水泵因故突然停止工作,使管中流速在很短 时间内发生急剧变化。速度的改变引起动量变化,动 量变化又伴随有力的产生,表现为管流出现巨大的附 加压强,即水击压强,并伴之锤击之声,工程上称之 为水击或水锤。 水击现象中交替升降的压强称为水击压强。水击压强可数 百倍于管道恒定流的压强,在此压强作用下,必须考 虑液体的压缩性和管壁的弹性。 水击的危害很大,常引起管壁爆裂或产生严重变形。 在压力管道设计中必须加以考虑
• 有压管道非恒定流问题，即水击问题。 • 正常运行的管道，由于某种原因，须迅速关闭或开启 阀门或水泵因故突然停止工作 ，使管中流速在很短 时间内发生急剧变化。速度的改变引起动量变化，动 量变化又伴随有力的产生，表现为管流出现巨大的附 加压强，即水击压强，并伴之锤击之声，工程上称之 为水击或水锤。 • 水击现象中交替升降的压强称为水击压强。水击压强可数 百倍于管道恒定流的压强，在此压强作用下，必须考 虑液体的压缩性和管壁的弹性。 • 水击的危害很大，常引起管壁爆裂或产生严重变形。 在压力管道设计中必须加以考虑。 第一节 概 述
水击具有破坏性 产生水击现象的原因是由于液体存在惯性 和可压缩性。水击现象的实质上是由于管道 内水体流速的改变,导致水体的动量发生急 剧改变而引起作用力变化的结果
产生水击现象的原因是由于液体存在惯性 和可压缩性。水击现象的实质上是由于管道 内水体流速的改变，导致水体的动量发生急 剧改变而引起作用力变化的结果
2、水击波传播过程 由于水和管道都弹性体,在很大的水击压 强作用下该层管流段产生两种形变,即水的 压缩及管壁的膨胀。因此阀门突然关闭时,管道 内的水就不是在同一时刻全部停止流动,压强也 不是在同一肘刻同时升高。而是靠近阀门的第 层水首先停止流动,与之相邻的第二层及其后续 各层水相继逐层停止流动,同肘压强逐层升高, 并以弹性波「 以。这 种由于水击
2、水击波传播过程 • 由于水和管道都弹性体，在很大的水击压 强作用下该层管流n-m段产生两种形变，即水的 压缩及管壁的膨胀。因此阀门突然关闭时，管道 内的水就不是在同一时刻全部停止流动，压强也 不是在同一时刻同时升高。而是靠近阀门的第一 层水首先停止流动，与之相邻的第二层及其后续 各层水相继逐层停止流动，同时压强逐层升高， 并以弹性波的形式由阀门迅速传向管道进口。这 种由于水击而产生的弹性波，称水击波
水击波传播的第一阶段 °由于阚门K突然完全关闭,速度由%立即变为 零,相应压强升高ΔP,水密度增加△卩,管 道新面积增加ΔA。这种撼速增压的过程以波 速C自阀门向上游传播的。经过t=后,水击 波到达水庠。这肘,全管液体处于被压缩状态 =0 +△ △H 0+△ H D=D+△D =0~1c称为水击」B 传播的第一阶段。 (0<K<Lc)
水击波传播 的第一阶段 • 由于阀门K突然完全关闭，速度由v0立即变为 零，相应压强升高Δp，水密度增加Δρ，管 道断面积增加ΔA。这种减速增压的过程以波 速c自阀门向上游传播的。经过 t =l /c后，水击 波到达水库。这时，全管液体处于被压缩状态： • V=0, • p=p0+ Δp, • ρ= ρ0 + Δρ, • D=D0+ ΔD • t=0～ l /c 称为水击波 • 传播 的第一阶段