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流速及管道特性對水擊的影響有哪些?

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流速及管道特性對水擊的影響有哪些?

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流速及管道特性對水擊的影響李治勤(太原理工大學建筑與環境工程學院)料管壁厚度對管道中水擊壓強大小、水擊壓強的增長過程及其相長的影響1:A在有壓管道引水系統中,常常會由于閥門的快速調節等而導致管道中產生水擊現象因此,在有壓管道引水系統的工程設計中,必須對水擊進行計算,確定可能出現的最大和最小水擊壓強,研究防止和削弱水擊作用的適當措施水擊計算,其方法有解析法、圖解法和特征線法等,其中特征線法能夠借助于計算機計算考慮阻力影響的較復雜的水擊問題,方法嚴密,且具有較高的精確度。故本文應用特征線法對鋼管和pvc管道中的水擊進行計算,分析水流流速、管道材料、管壁厚度對水擊壓強的大小、水擊壓強的長過程以及水擊相長等的影響,為工程中采取防止和削弱水擊作用的措施時提供一定的h一一計算節點測壓管水頭,m;v計算節點流速,m9一一管道與水平面夾角,度;c按下式確定,E-一管道材料彈性系數;W―管道壁厚;C1一一參數,由埋設方式確定。
當管道沒有軸向運動時,C1按下式確定,特征線方程及其離散bookmark2應用特征線法對水擊進行計算時,所用方程:其中,為管道材料泊松比對上式進行離散,可求出非邊界節點上壓力與流速如下::李治勤,男,1965年3月生,碩士,講師,研究方向:水力學及河流動力學,太原,030024其中Ax與At分別為距離與時間步長2計算初始條件及邊界條件bookmark5表1閥門處最大水擊壓力與管內流速的對應關系序號管內流速直接水擊壓力/MPa間接水擊壓力/MPaPVC管鋼管PVC管鋼管11.表2110mmPVC管道中不同W/D時最大水擊壓力序號W/D管內流速/(m.s-1)最大水擊壓力/MPa相長入表3200mmPVC管道中不同W/D時最大水擊壓力序號W/D管內流速)最大水擊壓力/MPa相長計算示意圖初始條件。管內初始流速按正常引水時流量計算,各節點初始壓力按下式計算,上游邊界條件。該處測壓管水頭h=H=下游邊界條件。當閥門突然關閉時,該處水流流速v=0;當閥門按直線規律逐漸關閉時,該處水流流速及水頭按下式確定,3計算結果及其分析系數取3.X1Cf;鋼管沿程阻力系數取0.025,彈性系數取2K1010.從計算結果可以看出:在同一管道中,隨著管內水流流速的加大,閥門處最大水擊壓力將增加。表1為鋼管及PVC管道中發生直接水擊與間接水擊時閥門處最大水擊壓力與管內流速的對應關系閥門處最大水擊壓力除受管內水流流速影響外,還與管道的相對壁厚W/D之值的大小有關表2與表3為110mm與200mm兩種管徑,不同W/D的PVC管道中最大水擊壓力值。雖然從上至下流速值逐漸增加,但最大水擊壓力并不逐漸增加,而3)管內流速不同,閥門處最大水擊壓力的增長幅度也不同與為PVC管道中不同水流流速時閥門處最大水擊壓力的變化過程,與為鋼管中不同水流流速時閥門處最大水擊壓力的變化過程圖中給出了在第1相內水擊壓力的增長幅度相長等值從圖及表1可以看出,管道材料的不同將影響水擊波的傳播速度,從而影響閥門承受最大水擊壓力的時間。管道的材料彈性系數越大,水擊波在其中傳播的速度就越快,這樣,閥門承受最大水擊壓力的時間就越短;同時,管道材料的不同還對最大水擊壓力的大小產生影響,管道的彈性系數越大,其最大水擊壓力就越高流速相同時,鋼管中的最大水擊壓力較PVC管道中的最大水擊壓力為高從表2與表3中可以看出,管道W/D值的大小亦將影響水擊波的傳播速度,從而影響水擊的相長W/D值越大,水擊的相長就越短,閥門承受最大4結論閥門處最大水擊壓力的大小不僅取決于管內水流的流速,還與管道的W/D值的大小有關。同一管道中,最大水擊壓力隨著流速的增加而增加;不同管道中,最大水擊壓力隨著W/D值的增加而增加。
管內水流流速的大小還影響最大水擊壓力管內最大流速:1.00m/s;水擊壓力增長幅度:9.(%;相長:2.709s鋼管中閥門處最大水擊壓力變化過程的增長幅度管中水流流速越大,水擊壓力在一個相內的增長幅度就越大閥門承受最大水擊壓力的時間長短取決于管道的材料與管道W/D值的大小。材料的彈性系數越大,閥門承受最大水擊壓力的時間越短,管道的W/D值越大,閥門承受最大水擊壓力的時間也越短
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