Методика расчета гидравлического удара в магистральных трубопроводах с учетом профиля прокладки

• Автор: Капинос, Ольга Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. Краткий обзор важнейших исследований, посвященных

изучению гидравлического удара в трубопроводах.

2. Гидравлический удар в горизонтальном трубопроводе, сопровождающийся разрывом сплошности потока жидкости

2.1 Уравнения неустановившегося движения жидкости

Г в трубопроводе.

2.2 Уравнения характеристик

2.3 Метод линейной интерполяции

2.4 Зависимости для регулирующих устройств,

расположенных на границах трубопровода

2.5 Скорость распространения фронта ударной волны
2.6 Учет разрыва сплошности потока жидкости
2.7 Расчет трубопровода на ЭВМ
2.8 Сравнение экспериментальных данных с
результатами расчета по программе.
3. Особенности расчета гидравлического удара в трубопроводах
уложенных на местности сложного продольного профиля.
3.1 Уравнения для определения значений напора и скорости
в расчетных точках
3.2 Трубопровод с равномерным подъемом профиля
3.2.1. Учет разрывов сплошности потока жидкости.
3.2.2. Сравнение экспериментальных данных и данных, полученных в результате расчета по программе.
3.3 Трубопровод со сложным продольным профилем укладки
3.3.1 Учет разрывов сплошности потока жидкости при
расчете на гидравлический удар.
3.3.2 Сравнение экспериментальных данных с результатами,
полученными по расчету
3.4 Расчет проектируемого водовода в городе Находка
4. Противоударная защита напорных трубопроводов
4.1 Воздушногидравлические колпаки.
4.2 Противоударные клапаны
4.3 Аварийная защита трубопроводов
4.4. Экономический расчет установки обратного клапана
на водоводе для конкретного примера
Общие выводы и рекомендации
Список литературы


Наиболее эффективными мерами защиты были признаны: увеличение времени закрытия задвижек, установка воздушных колпаков определенных размеров и предохранительных клапанов. Позднее в году была опубликована работа итальянского ученого Л. Аллиеви [4]. Независимо от Н. Е.Жуковского автор получил решение дифференциальных уравнений неустановившегося движения жидкости в виде реккурентных (цепных) уравнений, связывающих скорости и давления в концевом сечении трубы за последующие друг за другом моменты времени. Н.Е. Жуковский следовал методу Римана, а Л. Аллиеви -методу Даламбера. Работа Н. Е.Жуковского положила начало переместительному методу рассмотрения гидравлического удара. Сущность этого метода состоит в сопоставлении величины напора при ударе для данной точки в некоторый момент времени с напором в близлежащей точке в следующий момент времени. Промежуток между моментами времени равен продолжительности пробега ударной волной расстояния между этими точками. Метод, предложенный Л. Аллиеви носит название локального метода, и в этом случае изучение удара ограничивается определением скорости и давления в данной точке трубы в различные моменты времени. Для расчета сложных случаев гидравлического удара локальный метод очень трудоемок. Под сложными случаями необходимо понимать, как гидравлический удар в разветвленных системах трубопроводов, в трубопроводах со сложным профилем, так и случаи гидравлического удара, сопровождающегося понижением давления в трубопроводе ниже атмосферного, в результате чего могут происходить разрывы сплошности потока жидкости. В последнем случае возникновение разрыва сплошности потока влияет на величину максимального ударного давления и на весь процесс гидравлического удара в целом. Подробное описание работ по изучению гидравлического удара, выполненных к середине XX века, дано в обзорных статьях М. А.Мосткова [] и Н. А.Картвелишвили []. В этих статьях указывается круг проблем, уже подробно рассмотренных, и акцентируется внимание на вопросах, которые требуют решения. В большинстве выполненных к тому момент}^ работ изучались наиболее простые случаи гидравлического удара. Продолжением локального метода, с введением различных формальных приемов явилась работа С. Jaeger [7], которая продемонстрировала лишь осложнение метода, без увеличения наглядности и точности расчетов. Введенное JI. Бержероном [] в году представление о перемещении наблюдателя со скоростью распространения фронта волны, и вывод сопряженных уравнений, сделанный O. Schnyder [0] в году, способствовали широкому применению графического метода для расчета гидравлического удара в простых трубопроводах. Модель поведения потока жидкости при понижении давления в трубопроводе до вакуумметрического при гидравлическом ударе впервые четко описана Л. Бержероном в []. В настоящее время моделирование кавитационного процесса часто ведется с помощью именно этой модели. F.M. Wood [6] решал задачи гидравлического удара операционным методом с использованием линейной аппроксимации нелинейного члена уравнения, учитывающего трение. Ученый исследовал гидравлический удар в трубопроводе простой формы, в случае мгновенного закрытия задвижки с учетом потерь на трение. Рассчитываемые значения получаются с погрешностью, которая обусловлена линеаризацией нелинейного члена и, кроме того, в результате получаются только максимальные значения давления и скорости, не позволяющие проследить изменение давления и скорости вдоль трубопровода. А.Ф. Мостовский в своей статье [], опубликованной еще в году, не только создал своеобразный численный метод расчета гидравлического удара, но и впервые подробно исследовал и получил первые расчетные формулы для расчета гидравлического удара, сопровождающегося разрывом сплошности потока жидкости, происходящего в простом трубопроводе, без учета трения и немгновенности изменения скорости движения жидкости. А.Гибсон [] исследовал величину восстановления потерь напора при гидравлическом ударе и скорость распространения волны гидравлического удара. Большой вклад в развитие теории гидравлического удара внес А. А.Сурин [9,0]. В его работах даны различные схемы мероприятий по противоударной защите водоводов.