Неустановившееся движение при больших ускорениях. Гидравлический удар в трубах.

Неустановившееся движение при больших ускорениях. Гидравлический удар в трубах.

Неустановившееся движение при больших ускорениях. Гидравлический удар в трубах. Если поток жидкости в трубе сильно ускоряется, например, когда затвор открывается и быстро закрывается, то эффект инерционного давления может быть шире по сравнению с эффектом других членов уравнения (6.88). кроме того, эта формула может не быть applicable. In факт, например, когда затвор закрывается почти мгновенно, bj * ■ oo и H. 1 * oo. So, чтобы сохранить значение выражения (6.88), необходимо использовать p-oo. Это противоречит опыту. Причиной этого парадокса, как свидетельствует теоретический анализ, подтвержденный на практике, является приближение несжимаемого предположения о том, что liquid. At при больших ускорениях изменение давления может быть очень большим, поэтому необходимо учитывать упругость жидкости и стенок трубы.

Резкое изменение давления в трубе, вызванное большим локальным ускорением жидкости, называется гидроударом. Рассмотрим физическое состояние возникновения водных ударов. Людмила Фирмаль

• Предположим, что в прямой цилиндрической трубе, в которую жидкость поступает из большого резервуара на постоянном уровне (рис.6.43), картина течения устанавливается со скоростью n0.Предположим, что в какой-то момент затвор 3 на конце трубы закрывается мгновенно. После этого слой жидкости перед затвором немедленно останавливается и уплотняется за счет инерции жидкой массы в трубе. Это означает, что давление в них резко повышается. Учитывая упругость стенок жидкости и труб, можно себе представить: Сто девяносто два 6.43.Наводнение в трубопроводе Эти слои вызывают растяжение стенок труб и повышают их напряжение. Затем, через некоторое время после закрытия затвора、 Ток в трубе а / перед ней будет находиться в состоянии с повышенным напряжением, и жидкость в этом участке будет увеличиваться в давлении. Это состояние передается в слой жидкости, где давление располагается выше по течению в виде нарастающих волн, а в виде упругих волн напряжения-в виде стенок труб.

• Когда затвор, который ранее был полностью или частично закрыт, открывается, волна падения давления распространяется вверх по течению. Если затвор находится в начале, а не в конце трубы, волна давления распространяется вниз по течению. Давайте договоримся об условиях. Гидроудар, который вызывает повышение давления, называется положительным, а вызвать понижение давления отрицательным. Волна давления (положительная или отрицательная), которая распространяется от затвора (или другого регулировочного устройства), называется прямой волной, а волна в противоположном направлении называется обратной волной. Поверхность, которая отделяет область распространения ударной волны от невозмущенной кинетической области, называется волновым фронтом.

Передняя поверхность гидроудара движется с конечной скоростью, называемой скоростью ударной волны. Время, когда ударная волна проходит в 2 раза длиннее трубы, называется фазой гидравлического удара. Рассмотрим процесс распространения ударных волн, когда затвор закрывается у нижнего края трубы. Игнорируя потерю длины и напор давления в установившемся состоянии, которое было сделано до закрытия затвора, пьезометрическая линия выглядит как горизонтальная линия на панели управления (рис.6.43).Тогда распределение давления по трубе, произошедшее во время гидравлического удара, представляется определенным моментом линии 1, и со временем волна подъема давления, распространяющаяся по трубе, охватит всю ее длину(Линия 2). Однако во входном сечении трубы давление изменить нельзя, так как оно определяется только давлением Н0 выше центра отверстия.

Таким образом, в момент прихода волны повышения давления на входной участок должна появиться волна противоположного знака, то есть волна снижения давления, компенсирующая основную волну. Людмила Фирмаль

• Такие волны возникают из-за того, что часть сжатой жидкости выталкивается из трубопровода в резервуар. Сто девяносто три 7 Экцев Б. Т. Это уменьшит давление на верхнем конце трубы, и это снижение распространится вниз(линия 3).Появление волны давления, распространяющейся по трубе, называется отражением ударной волны от входного конца трубы. В тот момент, когда отраженная волна достигает выходного конца при полностью закрытом затворе, происходит новое отражение, но без изменения знака волны, то есть отраженная волна имеет тот же знак, что и приближающаяся. Если затвор не полностью закрыт в момент прихода отраженной волны, отражение может происходить с изменением знака или без него, и оно может быть неполным.

То есть абсолютная отражательная волна меньше приближающейся. Удобнее описать аналитическое описание явления, которое вы рассмотрите в следующем разделе, а затем проанализировать его дальше. Отметим, что явление распространения ударных волн в трубах может возникать не только при регулировании потока затвором, но и при нестационарном режиме работы различных регулирующих органов (например, при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре).

Смотрите также:

Учебник по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Одномерное неустановившееся движение несжимаемой жидкости.
2. Неустановившееся движение в случае пренебрежимо малого влияния инерции.
3. Дифференциальные уравнения гидравлического удара в цилиндрических трубах.
4. Прямой гидравлический удар. Формула Н. Е. Жуковского.