第三节 水锤计算的解析法 一、直接水锤和间接水锤 （一）直接水锤 若水轮机开度的调节时间 ≤ 2L/c，则在水库反射波到达水管末端之前开度变化已经结束，水管末端只受因开度变化直接引起的水锤波的影响，这种现象习惯上称为直接水锤。由于水管末端未受水库反射波的影响，故基本方程式(14-5)和式(14-6)中的函数f(t-x/c)，用以上二式消去F(t+x/c)的直接水锤公式 从式（14-13）可以看出，当开度关闭时，管内流速减小，括号内为负值，△H 为正，发生正水锤，反之，当开启时，△H 为负，发生负水锤。直接水锤的压强界与流速变(V -Vo )和水管特性（反映在波速c 中）有关，而与开度的变化速度、变化规律和水管长度无关。 若管道中的初始流速Vo=5m/s,波速c=1000m/s,在丢弃全负荷时若发生直接水锤，△H 将达510m，因此在水电站中直接水锤是应当绝对避免的。 （二）间接水锤 若水轮机开度的调节时间>2L/c,则在开度变化终了之前水管进口的反射波已经到达水管末端，此反射波在水管末端将发生再反射，因此水管末端的水锤压强是由向上游传播的水锤波F 和反回水管本端的水锤波f 叠加的结果，这种水锤现象习惯上称为间接水锤。显然，间接水锤的计算要比直接水锤复杂得多。间接水锤是水电站中经常发生的水锤现象，也是我们要研究的主要对象。 二、水锤的连锁方程 利用基本方程求解水锤问题，必须利用已知的初始条件和边界条件。 初始条件是水轮机开度未发生变化时的情况，此时管道中为恒定流，压强和流速都是已知的。 对于图 14-1 的简单管，边界条件是利用A、B 两点。B 点的压强为常数，令ζ=△H/Ho，则=0,水锤波在B 点发生异号等值反射。 A 点的边界条件较为复杂，决定于节流机构的出流规律。从《水力学》中我们知道水斗式水轮机喷嘴的边界条件可表达为 式中v-管道中的相对流速，V=V/Vmax., V 为管道中任意时刻的流速，Vmax为最大流速； τ-喷嘴的相对开度，, w 为喷嘴任意时刻的过水面积，为最大面积；ζ-水锤相对压强，ζ=（H-Ho）/Ho，H 为管末任意时刻的压力水头，Ho 为初始水头。 式（14-14)所表达的出流规律对反击式水轮机并不适合，根据这一边界条件导出的水锤计算公式，只适用于水斗式水轮机，对反击式水轮机，只能用于水锤的粗略计算。 在《水力学》教材中已经证明，根据基本方程式(14-5)、式(14-6）和边界条件式(14-14），可导出丢、弃负荷时压力管道末端第一相、第二相和任意相末之水锤方程 式中 、、-第一相...
