有压管道中液体流速急剧变化时引起管内液体压强大幅度波动的非恒定流现象称为水击或水锤。管道系统中阀门的快速关闭及开启,供水系统中水泵的突然停机或起动,以及水电站机组负荷变化使水轮机导水叶迅速启闭等,都会在管道系统中产生水击。水击可能导致管道系统振动、噪声和空化,甚至使管道严重变形、压瘪或爆裂。水电站压力引水道较长时,常在引水道未修建调压室,以减少水击的强度和作用范围。水轮机组引用流量变化时,除了在压力管道中发生水击外,引水道-调压室系统中还产生水体振荡,这种非恒定流现象常称为涌浪。运动要素变化快、幅值大、流体和管壁的弹性影响显著是水击与涌浪的主要区别 。
管道非恒定流的水力要素如断面平均流速(V)、平均压强(p)等均为时间(t)和沿流程的距离(s)的函数:根据流体质量守恒和动量原理,同时计及流体的可压缩性和管壁材料的弹性时,管道截面积(A)和流体密度也是时间(t)和距离(s)的函数:
可以导出管道非恒定流的基本微分方程如图。
式中,g为重力加速度;α为管道轴线与水平面的夹角;λ为沿程水头损失系数:D为管道直径。
对于棱柱体管道和可压缩性较小的流体(例如水),并引入水击波速(a),连续方程可化为方程(3)
从运动方程、连续方程出发,经过不同程度的简化,可以得出不同的管道非恒定流计算方法。常见的方法有解析法、图解法、特征线法、隐式差分法、线性分析法等目前最常用的方法是特征线法,它把连续方程和运动方程这一组双曲型拟线性偏微分方程变换成四个全微分方程,然后沿特征线积分,离散为有限差分的形式,用规定时间间隔的方法,通过计算机进行求解。
管道非恒定流分析计算广泛用于水利水电、灌溉供水、能源化工、液压传动等工程中。例如:水电站、泵站的有压输水系统,供水管网,火、核电站的冷却水系统,化工流体、天然气和石油输运管路,液压装置,管路系统等 。
1.按具体设计 2.没有设计的按定额规定
按照截面面积乘以长度计算体积 。
设计说明中,说非承压管道做灌水实验,非承压管道和承压管道指的是什么?
非承压管道是排水管道承压管道是给水管道
为治理非恒定流条件下的沙卵石浅滩,通过对已建工程的调查研究、原型观测、物模试验,经分析后,提出了相应的整治原则、整治水位、平面设计及施工与维护技术措施。
渠道非恒定流计算在小水电站设计中的应用——叙述了水电站运行中非恒定流产生的原因,通过分析引水渠道非恒定流流态变化情况,说明圣维南方程组几种求解方法的优缺点。根据实际工程对计算方法进行简化,并举例说明其在小水电站设计中的应用。图2幅。
当管流中各运动要素均不随时间变化,则称为有压管道恒定流。2100433B
第一章非恒定流在桥渡试验研究中的应用与发展
第一节非恒定流自动控制系统的研制
第二节非恒定流科研难题的探索
第二章非恒定流模型试验相似理论、基本条件及野外观测
第一节模型试验相似理论
第二节非恒定流模型试验基本条件
第三节非恒定流野外观测(雷达测速)
第四节钱塘汀涌潮压力与冲刷天然观测研究
第三章水库溃坝实例及模型试验研究
第一节国外水库溃坝实例
第二节国内水库溃坝实例
第三节水库溃坝模型试验研究
第四节溃坝模型试验研究发展方向
第四章溃坝最大流量计算研究
第一节围内外研究概况
第二节溃坝最大流量理论计算公式的推导
第三节溃坝最大流量经验计算公式的建立
第四节溃坝口门宽度调查研究
第五章缅甸仰光一丁茵大桥桥墩潮汐冲刷试验研究
第一节试验任务与要求
第二节试验方法与模型设计
第三节试验设备与仪器
第四节试验资料分析成果
第五节结论与认识
第六章钱塘江涌潮压力及冲刷试验研究
第一节钱塘汀河口基本情况及涌潮的彤成
第二节钱塘江涌潮的模拟
第三节钱塘汀涌潮压力及冲刷试验研究
第七章京沪高速铁路长江上元门桥位整体河工模型试验研究
第一节模型设计
第二节定床试验
第三节动床试验
第四节主要结论
第八章沉井吸泥下沉冲刷试验研究
第一节试验内容与要求
第二节模型设计及试验方案
第三节试验方法与仪器设备
第四节资料分析与成果
第五节结论
第九章京广线郑州黄河大桥桥墩局部冲刷及防护工程措施试验研究
第一节模型设计
第二节试验方法与仪器设备
第三节试验结果及资料分析
第四节结语
第十章其他桥墩冲刷非恒定流试验研究
第一节不同结构形式桥墩局部冲刷试验研究
第二节分层土壤桥墩局部冲刷
第三节妈屿岛非恒定流桥墩局部冲刷试验研究
参考文献
附录一
附表一历年水库大坝溃决、放水诱发的铁路灾害统计表
附表二主要病险水库或失效水库对铁路影响统计表
附表三水库溢洪道下泄流量对铁路影响统计表
附表四铁路被水库淹没后造成的危害统计表
附录二本书所列铁道科学研究院完成的桥渡非恒定流试验研究项目及主要成员
戴荣尧编著的《桥渡非恒定流研究与实践(精)》共分十章,以作者完成的各项桥渡非恒定流试验研究成果为主线,全面系统地总结我国非恒定流桥渡模型试验研究的发展历程,扼要介绍非恒定流模型试验的相似理论,试验研究的基本条件,以及水库溃坝、潮汐冲刷、涌潮压力与冲刷等等不同类型非恒定流试验研究的特点、关键难题的解决途径和科研成果。可供交通、水利部门有关工程设计、施工、科研参考或桥渡非恒定流试验研究继续发展的基础。