一.阀门突然关闭情况下有压管道中的水击现象分析 为了更清晰地说明水击波传播、反射、叠加的发展过程，考 察上游水库与阀门间的长度为L的直圆管(BA)中因阀门A突然 完全关闭发生的水击现象，认为弹性力与惯性力起主要作用，忽 略水头损失和流速水头，恒定流管道压强为，。在理解了水击波 在A处的正反射和B处的负反射之后，可以列出O<KL/C, L/c<t<2L/c,2L/c<tK3L/c,3L/c<tK4L/c四个阶段水击现象的物理 特性。 Ap Ho 水击现象演示1 水击现象演示2
水击波传播的第一阶段 C T=L/c时刻全管状态 流速：上0， 流速由。→0， 压强增加△D, 压强：ppot4p, 官壁膨胀 液体密度：p=p。+Ap, 管径：D=D+△D V=0 0<tLe称为水击波传 =0→1= 播的第一阶段。 L 由于阀门A突然完全关闭，管道水流速度由“立即变为零，相应 压强升高△P,水密度增加△p,管道断面积增加△A。这种减速 增压的过程是以波速c自阀门向上游传播的。时间经过t=Le 后，水击波到达水库。这时，全管液体处于被压缩、管壁处于膨 胀状态
水击波传播的第二阶段 。C T=2Lc时刻全管状态 洁速由0· 流速：-Vo 恢复原 状，管壁恢复原状 压强：p=Po 液体密度：p=p 管径：D=D, B Lc<t<2Lc称为水击波 传播的第二阶段。 减压波到达管道进口断面后，水库水位不受管路流动的影响。 管路进口的水体，在水击压强(p+4p)与水池静压强(p差作用 下，立即以和4相应的速度-y向水库方向流去。这一变化以 减压水击波的形式自水库向阀门传播，在t=2L/c时刻，到达阀门 断面。此时被压缩的水体和膨胀的管壁恢复原状
水击波传播的第三阶段 C+ T=3Lc时刻全管状态 流速：=O, 流速由-V。→0， H 压强降低△) 压强：pp△p, 管壁收缩 液体密度：p=p。△p, 管径：D=0-△D 2Lc<t<3Lc称为水击波 传播的第三阶段。 在t=2/c时刻，由于水流的惯性，管中的水仍然向水库倒流， 而阀门仍然关闭无水补充，以致阀门端的水体首先停止运动， 速度由-，变为零，引起压强降低、密度减小与管壁收缩。这个 增速减压波由阀门向上游传播，在t=3/c时刻到达水库。此时 全管处于瞬时低压状态
水击波传播的第四阶段 c T=4L/c时刻全管状态 流速由0→。， 流速：=% 压强增加，恢复原状， 压强：p=P 管壁恢复原状 液体密度：p=Po +V。 管径：D=D 3 3Lc<t(4Lc称为水击波 c 传播的第四阶段。 在t=3Lc时刻，因管道进口压强比水库压强差△p作用下，水又 以速度，向阀门方向流动，并以增压波形式传向阀门断面。管道 中的密度和管壁相继应恢复正常。在t=4Lc时刻，增压波传至 阀门断面，全管处于瞬间恢复至初始恒定流状态。 水击四个阶段演示