Неустановившееся движение жидкости

Неустановившееся движение - переменное во времени, т.е. вектор скорости и давление зависят не только от координат точки, но изменяются во времени. Для неустановившегося движения потока вязкой жидкости необходимо учитывать инерцию движения, обусловленную ускорением или торможением потока, которая в уравнении Бернулли выражается инерционным напором, т.е. в правой части уравнения появляется пятая составляющая:

Неустановившееся движение жидкости - student2.ru или Н1 = Н2 + hП ± hИН (2.5.28)

Знак инерционного напора соответствует знаку ускорения. В отличие от потерь на гидравлические сопротивления, инерционный напор не теряется безвозвратно: при положительном ускорении полный напор уменьшается, а при отрицательном ускорении (торможении потока) полный напор увеличивается.

Для трубы постоянного диаметра длиной l, где ускорение (a) является также постоянным, инерционный напор определяется:

Неустановившееся движение жидкости - student2.ru (2.5.29)

Для трубопровода из труб разного сечения (или трубопровод и цилиндр с поршнем):

hИН = hИН1+ hИН2 +…+ hИНN (2.5.30)

Гидравлический удар – резкое изменение давления в напорном трубопроводе при внезапном уменьшении скорости течения.

При внезапном перекрытии сечения потока перед препятствием создается область повышенного давления (положительный гидравлический удар), которая, отразившись от препятствия в виде ударной волны распространяется по трубопроводу. Образовавшееся в результате этого разрежение перед препятствием, вызывает распространение ударной волны снова к препятствию (отрицательный гидравлический удар). Процесс повторяется с постепенным затуханием волн за счет потерь энергии.

Добавочное давление при гидравлическом ударе определяется по формуле Жуковского:

Неустановившееся движение жидкости - student2.ru , Неустановившееся движение жидкости - student2.ru (2.5.31)

где a- скорость распространения ударной волны;

u - скорость движения жидкости до удара.

Скорость распространения ударной волны зависит от упругих свойств жидкости и материала трубы и определяется по выражению

Неустановившееся движение жидкости - student2.ru , для воды Неустановившееся движение жидкости - student2.ru , где (2.5.32)

Еж, ЕСТ – соответственно модули упругости жидкости и материала трубы, d - толщина стенки трубы, d – диаметр трубы.

Время пробега ударной волны от запорного устройства до начала трубопровода и обратно – фаза удара:

tФ = 2 l /a , где (2.5.33.)

l - длина трубопровода.

Если фаза удара больше времени закрытия запорного устройства t, т.е.

tФ > t - прямой гидравлический удар.

При tФ < t – непрямой гидравлический удар.

Время закрытия запорно - регулирующих устройств на трубопроводе определяется из условия допустимого повышения давления (напора hдоп) перед запорным устройством:

Неустановившееся движение жидкости - student2.ru , (2.5.34)

Наши рекомендации