有壓彎管閥門不同關(guān)閉方式下水擊壓強(qiáng)傳播規(guī)律數(shù)值模擬研究.pdf

1、水擊問題是管路工程中一種危害性較高的物理現(xiàn)象。水擊所造成的壓力通?？梢赃_(dá)到管道正常運(yùn)行的幾倍，甚至更大。對(duì)這種現(xiàn)象的預(yù)料不及或不正確的處理將會(huì)導(dǎo)致管道嚴(yán)重的振動(dòng)、變形甚至爆裂。對(duì)水擊問題的研究對(duì)管道工程設(shè)計(jì)具有重要意義。
　　目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水擊現(xiàn)象進(jìn)行了大量的理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究。然而，對(duì)水擊現(xiàn)象中涉及的一些具體問題仍需進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。如在數(shù)值計(jì)算中不同計(jì)算方法間的差異及其缺點(diǎn)分析，不同結(jié)構(gòu)形式的彎管與直管壓強(qiáng)傳播規(guī)律差

2、異，相同閥門關(guān)閉時(shí)間下不同關(guān)閥方式對(duì)水擊壓強(qiáng)傳播規(guī)律影響等都尚無確切結(jié)論。
　　鑒于此，本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件Fluent對(duì)輸水管道中的水擊現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先，根據(jù)水擊現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)因和外因，將水擊壓強(qiáng)的計(jì)算分為了3種數(shù)值算法，并建立了求解水擊的計(jì)算模型，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了率定和驗(yàn)證，得出了最適合的水擊計(jì)算數(shù)學(xué)模型。
　　其次，在關(guān)閥時(shí)間恒定，不同關(guān)閥方式下，將兩種不同結(jié)構(gòu)形式的管道直管和彎管（水平彎

3、管、豎直彎管）與管軸線垂直的橫截面壓強(qiáng)變化過程進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)彎管中發(fā)生水擊的幾率及嚴(yán)重性都要高于直管。同時(shí)對(duì)關(guān)閥過程中管路中心線的壓強(qiáng)沿程改變量進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)在勻加速關(guān)閥方式下，管道的結(jié)構(gòu)類型對(duì)水擊的影響較大，與直管相比，彎管內(nèi)水擊的壓強(qiáng)傳播更為復(fù)雜，并以水平彎管的影響最大。
　　最后，設(shè)定了兩種關(guān)閥時(shí)間，每種關(guān)閥時(shí)間下設(shè)定了四種關(guān)閥方式，系統(tǒng)研究了兩種不同放置形式的彎管（水平彎管、豎直彎管）在不同關(guān)閥方式下水擊傳播規(guī)律，得出

4、以下結(jié)論：當(dāng)關(guān)閥時(shí)間為0.77s時(shí)，勻速和勻減速的關(guān)閥方式對(duì)降低彎頭局部水擊壓力作用相同；當(dāng)關(guān)閥時(shí)間為0.5s時(shí)，勻減速關(guān)閥方式對(duì)于降低彎頭局部水擊壓力較其他關(guān)閥方式具有明顯優(yōu)勢(shì)。通過水擊壓強(qiáng)改變量在四種關(guān)閥方式下進(jìn)行對(duì)比可知，當(dāng)關(guān)閥時(shí)間為0.77s時(shí)，采用勻速關(guān)閥方式水擊壓強(qiáng)改變量最小。當(dāng)關(guān)閥時(shí)間為0.50s時(shí)，勻減速或勻速的關(guān)閥方式產(chǎn)生的水擊壓強(qiáng)改變量基本相同，且比其它關(guān)閉方式小。
　　本文為研究水擊現(xiàn)象提供了一種思路和方法，