10.有压管中的非恒定流

一、选择题
1. 直接水击发生的条件是（ ）。

A 、关阀时间Ts<L/c
B 、Ts<2L/c
C 、Ts<3L/c
D 、Ts<4L/c
2. 直接水击压强计算公式是（ ）。

A 、0cv ρ
B 、 0/2cv ρ
C 、 20/2cv ρ
D 、0cv μ
3. 分析水击现象时，必须考虑（ ）影响。

A 、水的惯性和粘性
B 、水的粘性和压缩性
C 、水的压缩性和管壁的弹性
D 、 水的粘性和管壁的弹性
4. 下列因素中（ ）与水击波的传播速度有关。

A 、 阀门开启速度
B 、管中初始流速
C 、水击的类型
D 、管壁材料
5. 下列因素中（ ）与水击波的传播速度无关。

A 、水的压缩性
B 、管径
C 、管壁厚度
D 、静水头
二、简答题
1. 什么是水击现象？产生水击现象的物理本质是什么？试举出工程中产生水
击现象的实例。

2. 简述阀门突然关闭时有压管道中水击波传播的四个阶段？
3. 什么叫水击的相长，周期，水击相长在计算水击中的作用是什么？
4. 什么是直接水击，什么是间接水击，各有什么特点？
5. 阀门突然关闭产生直接水击，那么，阀门逐渐关闭时能否也产生直接水击？
为什么？
6. 什么叫直接水击和间接水击？如何判别？在相同条件下为什么说间接水击
的压强一定比直接水击的压强小？
7. 有压管道中会发生水击现象，有人认为明渠中也会发生水击现象，你认为对
吗，为什么？
8. 影响水击波波速的因素有那些，说明它们各自对水击波波速的影响关系？
9. 求解水击问题的方法有那几种？
10. 水击连锁方程的推导过程及其应用？
11. 在有压管道中，产生水击有哪些危害？减小水击压强有哪些途径？
12. 预防水击的措施有那些？
13. 那么在水击中，调压室的作用怎样？水流阻力的影响如何？
三、计算题
1. 水电站压力钢管的直径m D 2=，管壁厚度mm 20=δ水的弹性模量
28/106.19m N K ⨯=，钢管的弹性模量211/10196m N E ⨯=，试求：
（1）若管长m L 2000=，管道未端阀门关闭的时间s T s 3=时产生什么水击？
（2）若阀门关闭的时间s T s 6=时产生什么水击？
（3）若阀门关闭的时间仍s T s 3=，但在距阀门500m 处设置一调压室，这时又产生什么水击？
2. 有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m ，管中水流的流速v=2 m/s ，管道
水击波波速C ＝1172 m/s 。

由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。

试判断水击类型；并求管中水击压强水头ΔH 。

3. 某电站的引水钢管长m L 600=，管径mm D 1400=，管壁厚mm 20=δ，水头
m H 2500=，水头损失不计。

阀门全开时管中流速s m v /4max =，阀门关闭时间s T s 4=，开度按线形变化，求管道中部和阀门两个断面的最大水击压强。

4. 在3题的管道，若在s T s 01.0=内阀门部分关闭使流速由s m v /30=减小为
s m v /9.2=。

求：
（1）判断管道中发生的水击是何种类型。

（2）计算阀门断面A 的水击压强增高值。

（3）计算压力波波前的位置。

5. 引水铸铁管长m L 450=，管径m D
6.0=，管壁厚m 02.0=δ。

恒定流时，水
头m H 2000=，流速s m v /8.10=。

若管道末端阀门在3s 内从全开道完全关闭，求管中发生的最大水击压强max p 。

6. 按5题的条件，计算阀门关闭时间s T 内各相末阀门处的水击压强p ∆，并绘
出p ∆与时间t 的关系曲线图。

7. 有一简单水平放置（如图所示）的管道，管径m D 9.0=，管长m L 1296=，
上游端与水库相连，其水头m H 0.900=，管中最大流速s m v /10.1max =，水头损失系数020.0=λ，波速s m c /1000=，其阀门关闭规律y s T t )/1(-=τ，阀门关闭时间s T s 6=，计算总时间s T 16max =，在关闭指数2,1=y 两种情况下，求下游阀门端的水击压强的变化过程。