第-十-章-有压管道中的非恒定流VIP专享

第25讲（2课时）第十章 有压管道中的非恒定流水击：有压管中的流速因某种外界原因而发生急剧变化时，引起液体内部压强迅速交替升降的现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击一样。水击是非恒定流，是有压流，是非均匀急变流。 ★10-1 阀门突然关闭时有压管道中的水击一、水击现象简单管道长 L，管道的 B 端（进口）与水库相连，管道末端 A 处有一调节流量的阀门。讨论中忽略水头损失及流速水头。水击原因：由于关闭阀门需要一定的时间，同时由于液体具有压缩性，管壁具有弹性。1．第一阶段（----增压逆波：当阀门 A 完全关闭时，管路中的流速从阀门开始往上游一个断面一个断面地逐步变为零，压强从阀门开始往上游一个断面一个断面地升高一定的数值。2．第二阶段（----降压顺波：B 断面产生反射波，管路中的流速从上游往阀门一个断面一个断面地由零变为，压强从上游开始往阀门一个断面一个断面地恢复到原有压强。3．第三阶段（2----降压逆波：A 断面由于负流速的存在，而阀门处流速应为零，管路中的流速从阀门开始往上游一个断面一个断面地由变为零，压强从阀门开始往上游一个断面一个断面地降低到一定数值。4．第四阶段（3----降压顺波：B 断面产生反射波，管路中的流速从上游往阀门一个断面一个断面地由零变为，压强从上游开始往阀门一个断面一个断面地恢复到原有压强。第一相：；第二相：。水击周期： 水击过程的运动特征过程时距速度流向压强波向运动特征液体管壁10~L/aB~A增压A~B减速增压压缩膨胀2L/a~2L/aA~B恢复B~A增速减压恢复恢复32L/a~3L/aA~B减压A~B减速减压膨胀压缩43L/a~4L/aB~A恢复B~A增速增压恢复恢复A、B 断面的压强随时间的变化图。管道中距阀门 l 处的断面的压强变化图。阀门处水击最严重。二、水击压强的计算由动量定理推求。动量的增量：两端压力差为：冲量：， 由动量定理得（为水击波的传播速度）：以水柱高度表示：； 若完全关闭：三、水击的传播速度由质量守恒原理推求：取一长为的流段。流入减流出的质量：密度增大、管壁膨胀引起的质量增量：质量守恒：忽略等式右边的 V（因为 a>>V），则：将水击压强公式代入上式：由绪论中的液体的压缩性： （K 为液体的体积弹性系数）。又：，（虎克定理），又：（水压力与拉应力平衡条件）。则：，（E 为管道材料的弹性系数，为管壁厚度，D 为管道内径）。水击波的传播速度：当管道绝对刚体时（），则：为减小水击压强增量，采...