【摘要】：在有壓管道系統(tǒng)中,水擊是管道系統(tǒng)中閥門的瞬間啟閉、水電站水輪機(jī)導(dǎo)葉的啟閉等的瞬間改變系統(tǒng)內(nèi)流體流速導(dǎo)致管道系統(tǒng)內(nèi)的流體壓強(qiáng)在短時間內(nèi)大幅度升降的現(xiàn)象。在實際工程中管道系統(tǒng)中的閘閥啟閉、水泵突然停止運行及生活中的水龍頭啟閉等一系列流體流態(tài)瞬間的改變都會引起水擊,故水擊現(xiàn)象在工業(yè)管道系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生。有這種管道內(nèi)流體壓強(qiáng)瞬間升降會導(dǎo)致管道系統(tǒng)的劇烈振動、變形,甚至破裂。所以,探索研究管道內(nèi)水擊壓強(qiáng)及流速的變化規(guī)律是非常重要的。而研究這種變化規(guī)律需要一套完善的水擊理論及水擊計算方法。雖然現(xiàn)有了經(jīng)典的水擊理論,但是經(jīng)典水擊理論也有可改進(jìn)之處,使得經(jīng)典水擊理論更加完善。本論文首先詳細(xì)的介紹了傳統(tǒng)水擊理論及對經(jīng)典水擊基本微分方程組進(jìn)行推到,然后提出經(jīng)典水擊理論所發(fā)現(xiàn)的可改進(jìn)的地方。特別是水擊壓強(qiáng)、水擊波速的推導(dǎo)時未考慮管道傾角和管壁摩擦以及應(yīng)力波的存在問題。以及水擊基本方程的推導(dǎo)與水擊壓強(qiáng),水擊波速的研究對象不一致的問題。于是,本論文將根據(jù)自己提出問題重新推導(dǎo)出改進(jìn)的水擊壓強(qiáng)及水擊波速公式。并在推求出考慮了管道應(yīng)力波的水擊基本微分方程組及與液體彈性方程、管道彈性方程組成軸向4-方程。對變形后的水擊基本微分方程組采用直接差分法的擴(kuò)散差分格式進(jìn)行計算分析,并與傳統(tǒng)方程組用特征線法進(jìn)行計算分析結(jié)果相對比,驗證了改進(jìn)方程的可靠性和合理性。最后,本論文針對水擊波在管道系統(tǒng)內(nèi)傳播時是否為一個定值進(jìn)行了討論分析。本論文改進(jìn)的水擊計算基本方程組通過直接差分法可以計算出比較合理且符合實際管道中水擊壓強(qiáng)、管道斷面面積、液體密度和液體流速隨時間的變化規(guī)律。本論文研究進(jìn)一步完善了水擊基本理,為工程實際應(yīng)用具有重要意義。
【圖文】：

第三章 水擊基本運動方程的改第三章 水擊基本運動方程的改進(jìn)3.1 水擊壓強(qiáng)的改進(jìn)推導(dǎo)如圖 3-1 所示，研究對象為1 1斷面和2 2斷面之間的長度為 s 的流體。設(shè)段橫截面積為 A，流體密度為 ，，壓強(qiáng)為p，流速為0v ，水擊波傳播速度為 c ，應(yīng)波速為 。當(dāng)閥門突然關(guān)閉時管道中必然發(fā)生水擊，經(jīng)過 t 時，水擊波和應(yīng)力波從斷面向 斷面?zhèn)鞑�。此流域�?nèi)的流體的流速由 減為v，壓強(qiáng)由0p 增加到 p p 由于流體有壓縮性，所以流體密度由 增加到 ，考慮管道的彈性，管道橫截積由 增加到 A A1x 1 L c dt

圖 3-2 研究對象圖1 1斷面和 2 2斷面的參數(shù)經(jīng)過 dt 時段后的1 1 斷面和 2 2 斷面的各個參如下：斷面的壓強(qiáng)p pp x p x dts t s ;斷面的密度 x x dts t s 斷面的速度v vv x v x dts t s 斷面的面積A AA x A x dts t s 斷面的濕周 x x dts t s 斷面的壓強(qiáng) p pp y ds p y ds dts t s 斷面的密度 y ds y ds dts t s
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV734

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2658261