水击波激励下船载动力系统止回阀共振失效研究
发布时间：2021-06-19 09:03
水击导致止回阀及管道破裂引发安全事故是大家所熟知的,但是水击究竟是如何引发阀门及管道失效的,这一问题还有待深入研究。传统观念认为,阀门及管道强度大于最大水击压力即可有效避免水击事故的发生,但工程实践表明,较小的水击压力也能引发严重的阀门损坏事故。针对此类问题,本文提出了水击波激励下止回阀共振失效的猜测,并通过实验研究、数值仿真等手段进行了验证。在此基础之上,对某船载泵动力系统进行了水击数值仿真研究。主要研究工作如下:（1）本次研究搭建了小型实验用管道水击实验台,对水击过程影响参数进行了分析。研究表明,止回阀关闭过程中形成一系列不同相位的水击波在管道中叠加、同时液体在负向水击时产生相态转换,最终形成一条复杂但有规律的水击波曲线。（2）在实验基础之上,利用Matlab/Simulink和Pipe Surge软件分别对水击实验台进行仿真模拟。结果表明,Simulink模拟的水击曲线与实验高度吻合,计算出的最大、最小水击压力与实验所得数据的误差分别为18%和5%,水击波速误差为9%。Pipe Surge在曲线线型上与实验曲线有一定误差,但是模拟所得最大、最小水击压力误差仅为3.4%和9.5%。...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文的技术路线
工程硕士学位论文9横截面积为A，压力为0p，流速为0v，密度为。如果阀门突然部分关闭，则产生水击，经过t时段后，水击波以波速c由截面1-1传到截面2-2，则l流段内的流速变为ev，压强变为pp0，管段内液体被压缩，密度变为，同时管壁膨胀且横截面积变为AA，如下图所示[48]。图2.1水击压强计算图在t时段内，流段l内的流体动量变化量为：AAllAvve0忽略二阶小量得：0vvlAet时段的外力冲量，即作用在流段l上的外力即为作用在两端面上的压力差，计算公式为：tpA根据动量定理得：tpAvvlAe0（2.13）上式两边同时除以t，同时令ctl，即可变换为：evvcp0（2.14）当阀门完全关闭时，取0ev，则：0cvp（2.15）2.2.2水击波速如图2.1所示流段，由质量守恒定律可知，时段在t时间内液体质量的增加量与流入和流出的液体质量差值相等，公式表达为[49]：AvAAtvAtllAAe0忽略高阶小量得：AAvcvvAee0由于cve，则上式可化简为：
水击波激励下船载动力系统止回阀共振失效研究12图2.2特征线图沿c：cvdtdxDvvvcgdtdHgdtcdv02sin30.229.2沿c：cvdtdxDvvvcgdtdHcgdtdv02sin32.231.2以上两个常微分方程统称为特征方程组[53]。2.3.2求解特征方程组在特征方程组中，特征线方程（2.30）和（2.32）分别是常微分方程（2.29）和（2.31）的约束条件，常微分方程（2.29）和（2.31）只有沿着相应的特征性c或c，才能进行积分求解。图2.3特征线图如图2.3所示，在tx-平面上，过A点做一条顺波特征线c，其方程为（2.30），常微分方程（2.29）只能满足c线上的积分条件；过点B做一条逆波特征线c，其方程式为（2.32），式（2.31）的常微分方程只能沿此特征线进行积分[54]。因此，点P的位置和在时刻i1t的水头和流速可以从已知的A、B两点在时
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ALK解法的输流管道防共振可靠性分析[J]. 郭庆,刘永寿,白雅洁,陈翔宇. 振动与冲击. 2019(17)
[2]轴流式止回阀阀瓣关闭过程的仿真分析[J]. 张娜,张希恒,王廷,王雁. 机械制造. 2019(07)
[3]静音式止回阀防水锤分析[J]. 刘丰年,曹彬,欧阳建新,陈连萍. 给水排水. 2019(02)
[4]长距离重力流输水系统水锤防护措施研究[J]. 郭伟奇,吴建华,李娜,褚志超,张景望. 中国农村水利水电. 2018(11)
[5]切捆除膜机的设计与模态分析[J]. 陈玉华,田富洋,闫银发,宋占华,李法德,张忠良. 农机化研究. 2019(04)
[6]管道阀门共振腔气动噪声特性及规律研究[J]. 白长安,陈天宁,张锴,谢永诚. 噪声与振动控制. 2018(S1)
[7]核电站厂用水系统停泵水锤影响因素研究及敏感性分析[J]. 黄凯,李震. 给水排水. 2017(12)
[8]非恒定摩阻的TVD格式数值模拟水击衰减研究[J]. 范晓丹,刘韩生. 水力发电学报. 2017(03)
[9]长输管道水击分析及其控制研究[J]. 张阳. 管道技术与设备. 2017(01)
[10]石油管道水击压力数值模拟研究[J]. 黄腾龙,李清斌,潘振,陈保东,金春旭,李丹,郑舟. 当代化工. 2013(10)
硕士论文
[1]空气阀防护水锤的结构特性研究[D]. 褚志超.太原理工大学 2019
[2]基于断流水锤模型的给水管网管线简化仿真模拟研究[D]. 李从起.长安大学 2019
[3]长有压引水电站过渡过程计算研究[D]. 王梦浩.华北水利水电大学 2019
[4]有压管道系统三维水击数值模拟研究[D]. 胡宏.重庆交通大学 2018
[5]水电站压力管道流固耦合水击及其振动特性的研究[D]. 谭颖.昆明理工大学 2018
[6]基于传统水击理论的水击计算改进研究[D]. 李志.昆明理工大学 2018
[7]基于断流弥合水锤实验的多种水锤仿真软件水锤模拟研究[D]. 宋张驰.长安大学 2017
[8]水电站压力管道水击计算改进研究[D]. 丁靖波.昆明理工大学 2017
[9]基于特征线法的纯水液压管路瞬态过程研究[D]. 曹文志.电子科技大学 2017
[10]基于动网格技术的止回阀流场特性分析[D]. 刘帅.哈尔滨工程大学 2017
本文编号：3237520
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文的技术路线
工程硕士学位论文9横截面积为A，压力为0p，流速为0v，密度为。如果阀门突然部分关闭，则产生水击，经过t时段后，水击波以波速c由截面1-1传到截面2-2，则l流段内的流速变为ev，压强变为pp0，管段内液体被压缩，密度变为，同时管壁膨胀且横截面积变为AA，如下图所示[48]。图2.1水击压强计算图在t时段内，流段l内的流体动量变化量为：AAllAvve0忽略二阶小量得：0vvlAet时段的外力冲量，即作用在流段l上的外力即为作用在两端面上的压力差，计算公式为：tpA根据动量定理得：tpAvvlAe0（2.13）上式两边同时除以t，同时令ctl，即可变换为：evvcp0（2.14）当阀门完全关闭时，取0ev，则：0cvp（2.15）2.2.2水击波速如图2.1所示流段，由质量守恒定律可知，时段在t时间内液体质量的增加量与流入和流出的液体质量差值相等，公式表达为[49]：AvAAtvAtllAAe0忽略高阶小量得：AAvcvvAee0由于cve，则上式可化简为：
水击波激励下船载动力系统止回阀共振失效研究12图2.2特征线图沿c：cvdtdxDvvvcgdtdHgdtcdv02sin30.229.2沿c：cvdtdxDvvvcgdtdHcgdtdv02sin32.231.2以上两个常微分方程统称为特征方程组[53]。2.3.2求解特征方程组在特征方程组中，特征线方程（2.30）和（2.32）分别是常微分方程（2.29）和（2.31）的约束条件，常微分方程（2.29）和（2.31）只有沿着相应的特征性c或c，才能进行积分求解。图2.3特征线图如图2.3所示，在tx-平面上，过A点做一条顺波特征线c，其方程为（2.30），常微分方程（2.29）只能满足c线上的积分条件；过点B做一条逆波特征线c，其方程式为（2.32），式（2.31）的常微分方程只能沿此特征线进行积分[54]。因此，点P的位置和在时刻i1t的水头和流速可以从已知的A、B两点在时
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ALK解法的输流管道防共振可靠性分析[J]. 郭庆,刘永寿,白雅洁,陈翔宇. 振动与冲击. 2019(17)
[2]轴流式止回阀阀瓣关闭过程的仿真分析[J]. 张娜,张希恒,王廷,王雁. 机械制造. 2019(07)
[3]静音式止回阀防水锤分析[J]. 刘丰年,曹彬,欧阳建新,陈连萍. 给水排水. 2019(02)
[4]长距离重力流输水系统水锤防护措施研究[J]. 郭伟奇,吴建华,李娜,褚志超,张景望. 中国农村水利水电. 2018(11)
[5]切捆除膜机的设计与模态分析[J]. 陈玉华,田富洋,闫银发,宋占华,李法德,张忠良. 农机化研究. 2019(04)
[6]管道阀门共振腔气动噪声特性及规律研究[J]. 白长安,陈天宁,张锴,谢永诚. 噪声与振动控制. 2018(S1)
[7]核电站厂用水系统停泵水锤影响因素研究及敏感性分析[J]. 黄凯,李震. 给水排水. 2017(12)
[8]非恒定摩阻的TVD格式数值模拟水击衰减研究[J]. 范晓丹,刘韩生. 水力发电学报. 2017(03)
[9]长输管道水击分析及其控制研究[J]. 张阳. 管道技术与设备. 2017(01)
[10]石油管道水击压力数值模拟研究[J]. 黄腾龙,李清斌,潘振,陈保东,金春旭,李丹,郑舟. 当代化工. 2013(10)
硕士论文
[1]空气阀防护水锤的结构特性研究[D]. 褚志超.太原理工大学 2019
[2]基于断流水锤模型的给水管网管线简化仿真模拟研究[D]. 李从起.长安大学 2019
[3]长有压引水电站过渡过程计算研究[D]. 王梦浩.华北水利水电大学 2019
[4]有压管道系统三维水击数值模拟研究[D]. 胡宏.重庆交通大学 2018
[5]水电站压力管道流固耦合水击及其振动特性的研究[D]. 谭颖.昆明理工大学 2018
[6]基于传统水击理论的水击计算改进研究[D]. 李志.昆明理工大学 2018
[7]基于断流弥合水锤实验的多种水锤仿真软件水锤模拟研究[D]. 宋张驰.长安大学 2017
[8]水电站压力管道水击计算改进研究[D]. 丁靖波.昆明理工大学 2017
[9]基于特征线法的纯水液压管路瞬态过程研究[D]. 曹文志.电子科技大学 2017
[10]基于动网格技术的止回阀流场特性分析[D]. 刘帅.哈尔滨工程大学 2017
本文编号：3237520
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