HYDRAULICS 第13章 有瓜管道旅恒定流
HYDRAULICS 第13章 有压管道非恒定流
13-1概迷 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,须迅速头闭或开启 阄门,使管中流速在很短肘间内发生急剧变化。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。 水击压强可数百倍于管道恒定流的压强,再此压强作 用下,必须考虑液体的压縮性和管壁的弹性。 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，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。 水击压强可数百倍于管道恒定流的压强，再此压强作 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。 13-1 概述
13-2水安觊豪与水安波播冠程 1、水击现象 设简单管道长度为l,恒定流附直径为d 流速为v,属强为Po,如阀门突然完全关闭, 则紧靠阀门的一层水突然停止流动,速度由v 骤为零。根据动量定律,物体动量的变化等 于作用在该物体上外力的冲量。这里外力是阀 门对水的作用力。因外力作用,紧靠阚门这一 层水的应力(即压强)突然升至阳+△P,升高的 压强ΔP称为水击压强( Pressure due to water Hammer)
13-2 水击现象与水击波传播过程 1、水击现象 设简单管道长度为l，恒定流时直径为d， 流速为v0，压强为p0，如阀门突然完全关闭， 则紧靠阀门的一层水突然停止流动，速度由v0 骤变为零。根据动量定律，物体动量的变化等 于作用在该物体上外力的冲量。这里外力是阀 门对水的作用力。因外力作用，紧靠阀门这一 层水的应力(即压强)突然升至p 0+Δp，升高的 压强Δp称为水击压强(Pressure due to Water Hammer)
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m段产生两种形叟,即水的压縮及管壁的膨 胀。因此阀门突然关闭时,管道内的水就不是在同一 刻全部停止流动,压强也不是在同一时剡同附升高 是靠近阚门的第一层水首先停止硫动,与之相邻的第 层及其后各层水相继逯层停止流动,同肘压强递层升 高,并以弹性波的形式由闼门迅速传向管道迸口。这种 由于水击而产生的弹性波,称水击波
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
水击破传播的第一阶段 由于闿门K突然完全头闭,速度由立即变为零 ,相应压强升高ΔP,水密度增加Δp,管道 断面积増加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=/c后,水击波 到达水库。这肘,金管液体处于被压缩状态: V=0 p=P0+△p △H p=po+△p, H DED+AD t=0~lc称为水击波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