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流速及管道特性对水击的影响有哪些?

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流速及管道特性对水击的影响有哪些?

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流速及管道特性对水击的影响李治勤(太原理工大学建筑与环境工程学院)料管壁厚度对管道中水击压强大小、水击压强的增长过程及其相长的影响1:A在有压管道引水系统中,常常会由于阀门的快速调节等而导致管道中产生水击现象因此,在有压管道引水系统的工程设计中,必须对水击进行计算,确定可能出现的最大和最小水击压强,研究防止和削弱水击作用的适当措施水击计算,其方法有解析法、图解法和特征线法等,其中特征线法能够借助于计算机计算考虑阻力影响的较复杂的水击问题,方法严密,且具有较高的精确度。故本文应用特征线法对钢管和pvc管道中的水击进行计算,分析水流流速、管道材料、管壁厚度对水击压强的大小、水击压强的长过程以及水击相长等的影响,为工程中采取防止和削弱水击作用的措施时提供一定的h一一计算节点测压管水头,m;v计算节点流速,m9一一管道与水平面夹角,度;c按下式确定,E-一管道材料弹性系数;W―管道壁厚;C1一一参数,由埋设方式确定。
当管道没有轴向运动时,C1按下式确定,特征线方程及其离散bookmark2应用特征线法对水击进行计算时,所用方程:其中,为管道材料泊松比对上式进行离散,可求出非边界节点上压力与流速如下::李治勤,男,1965年3月生,硕士,讲师,研究方向:水力学及河流动力学,太原,030024其中Ax与At分别为距离与时间步长2计算初始条件及边界条件bookmark5表1阀门处最大水击压力与管内流速的对应关系序号管内流速直接水击压力/MPa间接水击压力/MPaPVC管钢管PVC管钢管11.表2110mmPVC管道中不同W/D时最大水击压力序号W/D管内流速/(m.s-1)最大水击压力/MPa相长入表3200mmPVC管道中不同W/D时最大水击压力序号W/D管内流速)最大水击压力/MPa相长计算示意图初始条件。管内初始流速按正常引水时流量计算,各节点初始压力按下式计算,上游边界条件。该处测压管水头h=H=下游边界条件。当阀门突然关闭时,该处水流流速v=0;当阀门按直线规律逐渐关闭时,该处水流流速及水头按下式确定,3计算结果及其分析系数取3.X1Cf;钢管沿程阻力系数取0.025,弹性系数取2K1010.从计算结果可以看出:在同一管道中,随着管内水流流速的加大,阀门处最大水击压力将增加。表1为钢管及PVC管道中发生直接水击与间接水击时阀门处最大水击压力与管内流速的对应关系阀门处最大水击压力除受管内水流流速影响外,还与管道的相对壁厚W/D之值的大小有关表2与表3为110mm与200mm两种管径,不同W/D的PVC管道中最大水击压力值。虽然从上至下流速值逐渐增加,但最大水击压力并不逐渐增加,而3)管内流速不同,阀门处最大水击压力的增长幅度也不同与为PVC管道中不同水流流速时阀门处最大水击压力的变化过程,与为钢管中不同水流流速时阀门处最大水击压力的变化过程图中给出了在第1相内水击压力的增长幅度相长等值从图及表1可以看出,管道材料的不同将影响水击波的传播速度,从而影响阀门承受最大水击压力的时间。管道的材料弹性系数越大,水击波在其中传播的速度就越快,这样,阀门承受最大水击压力的时间就越短;同时,管道材料的不同还对最大水击压力的大小产生影响,管道的弹性系数越大,其最大水击压力就越高流速相同时,钢管中的最大水击压力较PVC管道中的最大水击压力为高从表2与表3中可以看出,管道W/D值的大小亦将影响水击波的传播速度,从而影响水击的相长W/D值越大,水击的相长就越短,阀门承受最大4结论阀门处最大水击压力的大小不仅取决于管内水流的流速,还与管道的W/D值的大小有关。同一管道中,最大水击压力随着流速的增加而增加;不同管道中,最大水击压力随着W/D值的增加而增加。
管内水流流速的大小还影响最大水击压力管内最大流速:1.00m/s;水击压力增长幅度:9.(%;相长:2.709s钢管中阀门处最大水击压力变化过程的增长幅度管中水流流速越大,水击压力在一个相内的增长幅度就越大阀门承受最大水击压力的时间长短取决于管道的材料与管道W/D值的大小。材料的弹性系数越大,阀门承受最大水击压力的时间越短,管道的W/D值越大,阀门承受最大水击压力的时间也越短
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