1、水力學(xué),第十章 有壓管中的非恒定流,當(dāng)流場中液體質(zhì)點的運(yùn)動要素不僅隨空間位置而變、而且隨時間而變化時，這種流動稱為非恒定流動。 有壓管中的非恒定流動，稱為有壓非恒定流動。 水擊（或稱水錘）是有壓管中的一種重要的非恒定流現(xiàn)象。,當(dāng)有壓管中的流速因某種外界原因而發(fā)生急劇變化時，將引起液體內(nèi)部壓強(qiáng)產(chǎn)生迅速交替升降的現(xiàn)象，這種交替升降的壓強(qiáng)作用在管壁、閥門或其它管路元件上好像錘擊一樣，故稱為水擊（或水錘）。,這種壓強(qiáng)的交替升降，有時會達(dá)到很大的數(shù)值，處理不當(dāng)將導(dǎo)致管道系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈的振動，管道嚴(yán)重變形甚至爆裂。,主要內(nèi)容：,閥門突然關(guān)閉時有壓管道中的水擊,閥門逐漸關(guān)閉時有壓管道中的水擊,水擊現(xiàn)象的物理過

2、程 水擊壓強(qiáng)的計算 水擊波的傳播速度,水擊壓強(qiáng)的計算 直接水擊與間接水擊 減小水擊壓強(qiáng)的措施,閥門突然關(guān)閉時有壓管道中的水擊的物理過程,V=0,V0=0,V=0,流速由V00， 壓強(qiáng)增加p， 管壁膨脹,流速由0 -V0 ， 壓強(qiáng)減小，恢復(fù)原狀， 管壁恢復(fù)原狀,流速由-V00， 壓強(qiáng)降低p， 管壁收縮,流速由0 V0 ， 壓強(qiáng)增加，恢復(fù)原狀， 管壁恢復(fù)原狀,各斷面壓強(qiáng)隨時間變化圖,o,p0,p0+p,p0-p,o,p0,p0+p,p0-p,閥門斷面處,管路進(jìn)口斷面處,水擊壓強(qiáng)的計算,依動量定理可推得：,或,當(dāng)閥門突然完全關(guān)閉時，V=0，則有,或,例如某壓力引水鋼管內(nèi)水擊波傳播的速度a=1000m

3、/s，設(shè)流速由6 m/s減少到零時，閥門突然關(guān)閉時的壓強(qiáng)水頭增量為,水擊波傳播的速度,根據(jù)質(zhì)量守恒原理可推導(dǎo)出水擊波的傳播速度,K、液體的體積模量、密度,E、D、管壁材料的彈性模量、管徑、管壁厚度,為減小水擊壓強(qiáng)增量，在管壁材料強(qiáng)度允許的條件下，應(yīng)當(dāng)選用直徑較大，管壁較薄的水管。,閥門逐漸關(guān)閉時有壓管道中的水擊,若關(guān)閉閥門所經(jīng)歷的總時間為Ts，則可將它分成n個時段t1， t2 ， tn ， Ts =ti ，,t1時段,t2時段,直接水擊當(dāng) 時，閥門處的壓強(qiáng)不受閥門關(guān)閉時間長短的影響,間接水擊當(dāng) 或 時，閥門處的壓強(qiáng)與閥門關(guān)閉時間的長短有關(guān),工程設(shè)計中減小水擊壓強(qiáng)的措施：,在管壁材料強(qiáng)度允許的條件下，應(yīng)當(dāng)