基于传统水击理论的水击计算改进研究

发布时间：2020-05-11 09:38

【摘要】：在有压管道系统中,水击是管道系统中阀门的瞬间启闭、水电站水轮机导叶的启闭等的瞬间改变系统内流体流速导致管道系统内的流体压强在短时间内大幅度升降的现象。在实际工程中管道系统中的闸阀启闭、水泵突然停止运行及生活中的水龙头启闭等一系列流体流态瞬间的改变都会引起水击,故水击现象在工业管道系统中经常发生。有这种管道内流体压强瞬间升降会导致管道系统的剧烈振动、变形,甚至破裂。所以,探索研究管道内水击压强及流速的变化规律是非常重要的。而研究这种变化规律需要一套完善的水击理论及水击计算方法。虽然现有了经典的水击理论,但是经典水击理论也有可改进之处,使得经典水击理论更加完善。本论文首先详细的介绍了传统水击理论及对经典水击基本微分方程组进行推到,然后提出经典水击理论所发现的可改进的地方。特别是水击压强、水击波速的推导时未考虑管道倾角和管壁摩擦以及应力波的存在问题。以及水击基本方程的推导与水击压强,水击波速的研究对象不一致的问题。于是,本论文将根据自己提出问题重新推导出改进的水击压强及水击波速公式。并在推求出考虑了管道应力波的水击基本微分方程组及与液体弹性方程、管道弹性方程组成轴向4-方程。对变形后的水击基本微分方程组采用直接差分法的扩散差分格式进行计算分析,并与传统方程组用特征线法进行计算分析结果相对比,验证了改进方程的可靠性和合理性。最后,本论文针对水击波在管道系统内传播时是否为一个定值进行了讨论分析。本论文改进的水击计算基本方程组通过直接差分法可以计算出比较合理且符合实际管道中水击压强、管道断面面积、液体密度和液体流速随时间的变化规律。本论文研究进一步完善了水击基本理,为工程实际应用具有重要意义。
【图文】：

水击压强,对象研究,水击波速,流体

第三章水击基本运动方程的改第三章水击基本运动方程的改进3.1 水击压强的改进推导如图 3-1 所示，研究对象为1 1断面和2 2断面之间的长度为 s 的流体。设段横截面积为 A，流体密度为，，压强为p，流速为0v ，水击波传播速度为 c ，应波速为。当阀门突然关闭时管道中必然发生水击，经过 t 时，水击波和应力波从断面向断面传播。此流域内的流体的流速由减为v，压强由0p 增加到 p p 由于流体有压缩性，所以流体密度由增加到，考虑管道的弹性，管道横截积由增加到 A A1x 1 L c dt

研究对象

图 3-2 研究对象图1 1断面和 2 2断面的参数经过 dt 时段后的1 1 断面和 2 2 断面的各个参如下：断面的压强p pp x p x dts t s ;断面的密度 x x dts t s 断面的速度v vv x v x dts t s 断面的面积A AA x A x dts t s 断面的湿周 x x dts t s 断面的压强 p pp y ds p y ds dts t s 断面的密度 y ds y ds dts t s
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV734

【参考文献】