有壓彎管閥門不同關閉方式下水擊壓強傳播規(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_到管道正常運行的幾倍，甚至更大。對這種現(xiàn)象的預料不及或不正確的處理將會導致管道嚴重的振動、變形甚至爆裂。對水擊問題的研究對管道工程設計具有重要意義。
　　目前，國內(nèi)外學者對水擊現(xiàn)象進行了大量的理論、實驗和數(shù)值研究。然而，對水擊現(xiàn)象中涉及的一些具體問題仍需進行進一步的深入研究。如在數(shù)值計算中不同計算方法間的差異及其缺點分析，不同結(jié)構形式的彎管與直管壓強傳播規(guī)律差

2、異，相同閥門關閉時間下不同關閥方式對水擊壓強傳播規(guī)律影響等都尚無確切結(jié)論。
　　鑒于此，本文采用計算流體動力學軟件Fluent對輸水管道中的水擊現(xiàn)象進行了數(shù)值模擬。首先，根據(jù)水擊現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)因和外因，將水擊壓強的計算分為了3種數(shù)值算法，并建立了求解水擊的計算模型，利用實驗數(shù)據(jù)對建立的數(shù)學模型進行了率定和驗證，得出了最適合的水擊計算數(shù)學模型。
　　其次，在關閥時間恒定，不同關閥方式下，將兩種不同結(jié)構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變化過程進行了對比，發(fā)現(xiàn)彎管中發(fā)生水擊的幾率及嚴重性都要高于直管。同時對關閥過程中管路中心線的壓強沿程改變量進行了比較，發(fā)現(xiàn)在勻加速關閥方式下，管道的結(jié)構類型對水擊的影響較大，與直管相比，彎管內(nèi)水擊的壓強傳播更為復雜，并以水平彎管的影響最大。
　　最后，設定了兩種關閥時間，每種關閥時間下設定了四種關閥方式，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）在不同關閥方式下水擊傳播規(guī)律，得出

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