【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(shí)間內(nèi)大幅度升降的現(xiàn)象。在實(shí)際工程中管道系統(tǒng)中的閘閥啟閉、水泵突然停止運(yùn)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(huì)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(huì)導(dǎo)致管道系統(tǒng)的劇烈振動(dòng)、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(jì)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(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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(jì)算分析,并與傳統(tǒng)方程組用特征線法進(jìn)行計(jì)算分析結(jié)果相對(duì)比,驗(yàn)證了改進(jìn)方程的可靠性和合理性。最后,本論文針對(duì)水擊波在管道系統(tǒng)內(nèi)傳播時(shí)是否為一個(gè)定值進(jìn)行了討論分析。本論文改進(jìn)的水擊計(jì)算基本方程組通過直接差分法可以計(jì)算出比較合理且符合實(shí)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(shí)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(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
【圖文】：

第三章 水擊基本運(yùn)動(dòng)方程的改第三章 水擊基本運(yùn)動(dòng)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(duì)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(shí)管道中必然發(fā)生水擊，經(jīng)過 t 時(shí)，水擊波和應(yīng)力波從斷面向 斷面?zhèn)鞑ァ４肆饔騼?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(duì)象圖1 1斷面和 2 2斷面的參數(shù)經(jīng)過 dt 時(shí)段后的1 1 斷面和 2 2 斷面的各個(gè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV734

【參考文獻(xiàn)】

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1 馮衛(wèi)民;宋立;肖光宇;;基于ADINA的壓力管道流固耦合分析[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2009年02期

2 曹慧哲;賀志宏;何鐘怡;;有壓管道水擊波動(dòng)過程及優(yōu)化控制的解析研究[J];工程力學(xué);2008年06期

3 沙毅;王春林;劉濤;邵霞;聞建龍;;圓管流動(dòng)水擊壓力波測(cè)量及水力計(jì)算[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2007年05期

4 楊玲霞;李樹慧;侯詠梅;范如琴;;水擊基本方程的改進(jìn)[J];水利學(xué)報(bào);2007年08期

5 周云龍;洪文鵬;孫斌;;復(fù)合管道氣液固三相流漿體水擊壓強(qiáng)和水擊波速計(jì)算[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2006年S1期

6 楊開林,吳換營;南水北調(diào)中線天津段泵站輸水方案水擊等效管計(jì)算方法[J];南水北調(diào)與水利科技;2005年03期

7 彭新民,穆祥鵬,萬五一,張東明;水頭壓力及管道特性對(duì)水擊波速變化的影響[J];水利水電技術(shù);2004年11期

8 余代廣;水錘計(jì)算中摩阻的處理方法綜述[J];水電站設(shè)計(jì);2004年02期

9 高學(xué)平,李蘭秀,張效先,宋慧芳,趙耀南;水電站壓力管道系統(tǒng)較大比尺水擊模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2004年02期

10 張立翔,楊柯,黃文虎;FSI效應(yīng)對(duì)管道水擊運(yùn)動(dòng)特性的影響分析[J];水電能源科學(xué);2001年04期

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1 穆祥鵬;復(fù)雜輸水系統(tǒng)的水力仿真與控制研究[D];天津大學(xué);2008年

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1 黃李冰;水擊計(jì)算方法和水擊理論研究[D];鄭州大學(xué);2012年

2 盧聰;水擊理論及計(jì)算方法的改善研究[D];鄭州大學(xué);2011年

3 李樹慧;水擊方程的完善與計(jì)算研究[D];鄭州大學(xué);2006年

4 倪昊煜;水擊理論研究[D];鄭州大學(xué);2004年

5 侯詠梅;水擊理論與計(jì)算研究[D];鄭州大學(xué);2003年

6 姚麗萍;給水管網(wǎng)水力計(jì)算方法與應(yīng)用程序的開發(fā)研究[D];武漢理工大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2658261