基于管嘴出流规律的水击边界条件数值模拟

作     者：王鹏超 余建平 WANG Pengchao;YU Jianping

作者机构：兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 

出 版 物：《排灌机械工程学报》 (Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering)

年 卷 期：2020年第38卷第8期

页      面：814-818,834页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51076061) 甘肃省自然科学基金资助项目(1610RJZA029) 

主　　题：管嘴出流 数值模拟 特征线方程 MATLAB 边界条件 关阀时间 

摘      要：为研究阀门关闭瞬间产生的水击压力,以管嘴出流规律来确定阀门断面的水头和流量的关系,并结合特征线方程,以水击实验台为模型,用MATLAB编程进行水击模拟计算.结果表明:阀端压力随阀门关闭先迅速上升,0.36 s达到最大值,之后压力又迅速下降;随着时间的增加,阀端压力不断重复上升到峰值然后又下降,但其最大压力都小于第1个峰值.将数值模拟结果与水击实验台的试验结果进行对比分析,验证了管嘴出流模型以及计算程序的准确性.故在简单的有压管道中,当管道末端为阀门时,可以按照管嘴出流规律来建立边界条件.在此基础上依次取阀门关闭时间为1.0,2.0,3.0,4.0,4.8 s,模拟了阀门关闭时间对最大水击压力的影响.结果显示,阀门关闭时间对水击压力有很大影响:关阀时间越长,产生的最大水击压力越小;但随着阀门关闭时间的延长,水击压力的减小幅度会越来越小.