水擊導(dǎo)致止回閥及管道破裂引發(fā)安全事故是大家所熟知的,但是水擊究竟是如何引發(fā)閥門及管道失效的,這一問題還有待深入研究。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為,閥門及管道強(qiáng)度大于最大水擊壓力即可有效避免水擊事故的發(fā)生,但工程實(shí)踐表明,較小的水擊壓力也能引發(fā)嚴(yán)重的閥門損壞事故。針對(duì)此類問題,本文提出了水擊波激勵(lì)下止回閥共振失效的猜測(cè),并通過實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值仿真等手段進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)之上,對(duì)某船載泵動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了水擊數(shù)值仿真研究。主要研究工作如下:（1）本次研究搭建了小型實(shí)驗(yàn)用管道水擊實(shí)驗(yàn)臺(tái),對(duì)水擊過程影響參數(shù)進(jìn)行了分析。研究表明,止回閥關(guān)閉過程中形成一系列不同相位的水擊波在管道中疊加、同時(shí)液體在負(fù)向水擊時(shí)產(chǎn)生相態(tài)轉(zhuǎn)換,最終形成一條復(fù)雜但有規(guī)律的水擊波曲線。（2）在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上,利用Matlab/Simulink和Pipe Surge軟件分別對(duì)水擊實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行仿真模擬。結(jié)果表明,Simulink模擬的水擊曲線與實(shí)驗(yàn)高度吻合,計(jì)算出的最大、最小水擊壓力與實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的誤差分別為18%和5%,水擊波速誤差為9%。Pipe Surge在曲線線型上與實(shí)驗(yàn)曲線有一定誤差,但是模擬所得最大、最小水擊壓力誤差僅為3.4%和9.5%。... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

本文的技術(shù)路線

工程碩士學(xué)位論文9橫截面積為A，壓力為0p，流速為0v，密度為。如果閥門突然部分關(guān)閉，則產(chǎn)生水擊，經(jīng)過t時(shí)段后，水擊波以波速c由截面1-1傳到截面2-2，則l流段內(nèi)的流速變?yōu)閑v，壓強(qiáng)變?yōu)閜p0，管段內(nèi)液體被壓縮，密度變?yōu)�，同時(shí)管壁膨脹且橫截面積變?yōu)锳A，如下圖所示[48]。圖2.1水擊壓強(qiáng)計(jì)算圖在t時(shí)段內(nèi)，流段l內(nèi)的流體動(dòng)量變化量為：AAllAvve0忽略二階小量得：0vvlAet時(shí)段的外力沖量，即作用在流段l上的外力即為作用在兩端面上的壓力差，計(jì)算公式為：tpA根據(jù)動(dòng)量定理得：tpAvvlAe0（2.13）上式兩邊同時(shí)除以t，同時(shí)令ctl，即可變換為：evvcp0（2.14）當(dāng)閥門完全關(guān)閉時(shí)，取0ev，則：0cvp（2.15）2.2.2水擊波速如圖2.1所示流段，由質(zhì)量守恒定律可知，時(shí)段在t時(shí)間內(nèi)液體質(zhì)量的增加量與流入和流出的液體質(zhì)量差值相等，公式表達(dá)為[49]：AvAAtvAtllAAe0忽略高階小量得：AAvcvvAee0由于cve，則上式可化簡(jiǎn)為：

水擊波激勵(lì)下船載動(dòng)力系統(tǒng)止回閥共振失效研究12圖2.2特征線圖沿c：cvdtdxDvvvcgdtdHgdtcdv02sin30.229.2沿c：cvdtdxDvvvcgdtdHcgdtdv02sin32.231.2以上兩個(gè)常微分方程統(tǒng)稱為特征方程組[53]。2.3.2求解特征方程組在特征方程組中，特征線方程（2.30）和（2.32）分別是常微分方程（2.29）和（2.31）的約束條件，常微分方程（2.29）和（2.31）只有沿著相應(yīng)的特征性c或c，才能進(jìn)行積分求解。圖2.3特征線圖如圖2.3所示，在tx-平面上，過A點(diǎn)做一條順波特征線c，其方程為（2.30），常微分方程（2.29）只能滿足c線上的積分條件；過點(diǎn)B做一條逆波特征線c，其方程式為（2.32），式（2.31）的常微分方程只能沿此特征線進(jìn)行積分[54]。因此，點(diǎn)P的位置和在時(shí)刻i1t的水頭和流速可以從已知的A、B兩點(diǎn)在時(shí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ALK解法的輸流管道防共振可靠性分析[J]. 郭慶,劉永壽,白雅潔,陳翔宇.  振動(dòng)與沖擊. 2019(17)
[2]軸流式止回閥閥瓣關(guān)閉過程的仿真分析[J]. 張娜,張希恒,王廷,王雁.  機(jī)械制造. 2019(07)
[3]靜音式止回閥防水錘分析[J]. 劉豐年,曹彬,歐陽(yáng)建新,陳連萍.  給水排水. 2019(02)
[4]長(zhǎng)距離重力流輸水系統(tǒng)水錘防護(hù)措施研究[J]. 郭偉奇,吳建華,李娜,褚志超,張景望.  中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2018(11)
[5]切捆除膜機(jī)的設(shè)計(jì)與模態(tài)分析[J]. 陳玉華,田富洋,閆銀發(fā),宋占華,李法德,張忠良.  農(nóng)機(jī)化研究. 2019(04)
[6]管道閥門共振腔氣動(dòng)噪聲特性及規(guī)律研究[J]. 白長(zhǎng)安,陳天寧,張鍇,謝永誠(chéng).  噪聲與振動(dòng)控制. 2018(S1)
[7]核電站廠用水系統(tǒng)停泵水錘影響因素研究及敏感性分析[J]. 黃凱,李震.  給水排水. 2017(12)
[8]非恒定摩阻的TVD格式數(shù)值模擬水擊衰減研究[J]. 范曉丹,劉韓生.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2017(03)
[9]長(zhǎng)輸管道水擊分析及其控制研究[J]. 張陽(yáng).  管道技術(shù)與設(shè)備. 2017(01)
[10]石油管道水擊壓力數(shù)值模擬研究[J]. 黃騰龍,李清斌,潘振,陳保東,金春旭,李丹,鄭舟.  當(dāng)代化工. 2013(10)

碩士論文
[1]空氣閥防護(hù)水錘的結(jié)構(gòu)特性研究[D]. 褚志超.太原理工大學(xué) 2019
[2]基于斷流水錘模型的給水管網(wǎng)管線簡(jiǎn)化仿真模擬研究[D]. 李從起.長(zhǎng)安大學(xué) 2019
[3]長(zhǎng)有壓引水電站過渡過程計(jì)算研究[D]. 王夢(mèng)浩.華北水利水電大學(xué) 2019
[4]有壓管道系統(tǒng)三維水擊數(shù)值模擬研究[D]. 胡宏.重慶交通大學(xué) 2018
[5]水電站壓力管道流固耦合水擊及其振動(dòng)特性的研究[D]. 譚穎.昆明理工大學(xué) 2018
[6]基于傳統(tǒng)水擊理論的水擊計(jì)算改進(jìn)研究[D]. 李志.昆明理工大學(xué) 2018
[7]基于斷流彌合水錘實(shí)驗(yàn)的多種水錘仿真軟件水錘模擬研究[D]. 宋張馳.長(zhǎng)安大學(xué) 2017
[8]水電站壓力管道水擊計(jì)算改進(jìn)研究[D]. 丁靖波.昆明理工大學(xué) 2017
[9]基于特征線法的純水液壓管路瞬態(tài)過程研究[D]. 曹文志.電子科技大學(xué) 2017
[10]基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的止回閥流場(chǎng)特性分析[D]. 劉帥.哈爾濱工程大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3237520