要素不仅随空间位置而变而且随时间而变化时这种流动.ppt

水力学,第十章 有压管中的非恒定流,主讲：王林锁,当流场中液体质点的运动要素不仅随空间位置而变、而且随时间而变化时，这种流动称为非恒定流动。有压管中的非恒定流动，称为有压非恒定流动。水击（或称水锤）是有压管中的一种重要的非恒定流现象。,当有压管中的流速因某种外界原因而发生急剧变化时，将引起液体内部压强产生迅速交替升降的现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击一样，故称为水击（或水锤）。,这种压强的交替升降，有时会达到很大的数值，处理不当将导致管道系统发生强烈的振动，管道严重变形甚至爆裂。,主要内容：,阀门突然关闭时有压管道中的水击,阀门逐渐关闭时有压管道中的水击,水击现象的物理过程水击压强的计算水击波的传播速度,水击压强的计算直接水击与间接水击减小水击压强的措施,阀门突然关闭时有压管道中的水击的物理过程,V=0,V0=0,V=0,流速由V00，压强增加p，管壁膨胀,流速由0-V0，压强减小，恢复原状，管壁恢复原状,流速由-V00，压强降低p，管壁收缩,流速由0 V0，压强增加，恢复原状，管壁恢复原状,各断面压强随时间变化图,o,p0,p0+p,p0-p,o,p0,p0+p,p0-p,阀门断面处,管路进口断面处,水击压强的计算,依动量定理可推得：,或,当阀门突然完全关闭时，V=0，则有,或,例如某压力引水钢管内水击波传播的速度a=1000m/s，设流速由6 m/s减少到零时，阀门突然关闭时的压强水头增量为,水击波传播的速度,根据质量守恒原理可推导出水击波的传播速度,K、液体的体积模量、密度,E、D、管壁材料的弹性模量、管径、管壁厚度,为减小水击压强增量，在管壁材料强度允许的条件下，应当选用直径较大，管壁较薄的水管。,阀门逐渐关闭时有压管道中的水击,若关闭阀门所经历的总时间为Ts，则可将它分成n个时段t1，t2，tn，Ts=t1，,t1时段,t2时段,直接水击当 时，阀门处的压强不受阀门关闭时间长短的影响,间接水击当 或 时，阀门处的压强与阀门关闭时间的长短有关,工程设计中减小水击压强的措施：,在管壁材料强度允许的条件下，应当选用直径较大，管壁较薄的水管。,合理选择参数，并尽可能延长阀门调节时间，以避免产生直接水击。,