水击计算

水击计算

当发生水击现象时，根据流体力学原理，压力管道中任一点的流速和压力不仅与该点的位置有关，而且与时间有关，这一不稳定状态将持续过渡到下一个稳定状态。

设在水平管内取出一段流体，在时间段△t 内，水击波从流体的一边传递到另一边。水击波传播速度为a ，所以流体长度为△L= a △t 。设原有的流速为V 0，水击波通过后的流速为V 0 –△V ，流速变化值为△V 。压强也从原有的γH 增大到

γ(H+△H)，同时流体密度和管道断面都有相应的变化。

根据冲量变化应等于动量变化的原理，即

△ p △t = m △V

[(γ+△γ)( H+△H)( A+△A)－γHA] △t

=

()g γγ∆+( A+△A) △L △V 忽略二阶微量，并且t L ∆∆ = a ，得： △H + H A A ∆ = g

a △V 再忽略管道断面的变化，得出水击压头的增值为：

△H = g a

△V = g a

(V 0 –V)

式中：△H —— 水击压头 ，m ；

a —— 水击波速 ，m/s ；

V 0 —— 起始流速 ，0.91m/s ；

V —— 终了流速 ，0m/s ；

A —— 管内截面积，m 2 ；

γ —— 流体的容重，kg/m 2. S 2；

g —— 重力加速度 ，9.81m/s 2

。 再根据连续方程，求得水击波速为：

a = Ee

KD K +1ρ 式中： a —— 水击波速 ，m/s ；

K —— 介质的体积弹性模量，1242MPa ；

ρ —— 介质密度 ，856kg/m 3 ；

D —— 管道内径 ， 0.208m ；

e —— 管壁厚度 ，0.0052m ； E —— 管材的弹性模量，2.5×105MPa 。

a 约为 1100m/s 。

水击压头： △H = g a

(V 0 –V) =81

.91100× 0.91 = 102 m