武汉大学水力学习题解答-水击.doc

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1、第十章10-1解：阀门突然开启过程中，水击波传播四个阶段示意图如下：10-2解：首先判断水击类型，然后计算各相末水击压强，从中找出最大水击压强。(1)判断水击类型已知m，m/s，则相长s。而阀门关闭时间s，有，为间接水击。(2)计算首相末水击压强初始全开，有阀门开度；按线性启闭关系，得首相末阀门开度；由于m/s，初始水头m，则管道特性系数。上述数据代入式(10-4-17)得整理解此二次方程，得或m或m如果发生直接水击m而m，故不合理。则首相产生的水击压强增量为m(水柱高)或水击压强为m(水柱高)(3)

2、计算第二相末水击压强(末相末水击压强)将已知的，，，，代入式(10-4-17)得解此方程或m(水柱高)则第二相(末相)产生得水击压强为m(水柱高)如应用式(10-4-20)计算末相水击压强，由于系数则有可得水击压强增量m(水柱高)或水击压强为m(水柱高)首相和末相水击压强比较，最大水击压强发生在末相，即为m(水柱高)或为m(水柱高)。10-3解：首先判断水击类型，然后分别计算两种情况下的水击压强。(1)判断水击类型已知m，cm，mm，查表10-2-1，由钢管有，可计算水击波速m/s以及相长s。而阀门关

3、闭时间s，有，为直接水击。由于，阀门关闭结束时水击压强将保持到首相末，故本题所求阀门断面水头为首相末压强水头。(2)初始开度等，终止开度情况下阀门断面水头已知m，m/s，由于，以及管道特性系数代入式(10-4-17)得整理解此二次方程，得(不合理)，。可得首相末阀门断面水头m(水柱高)。(3)初始开度等，终止开度情况下首相末阀门断面水头此时，，代入直接水击压强公式式(10-2-3)或例10-1给出的直接水击压强公式得m(水柱高)10-4解：根据题目要求，先对水击类型进行判别，后进行水击压强的计算。(1

4、)判别水击类型已知m，m，mm，查表10-2-1，由钢管有，可计算水击波速m/s以及相长s。当阀门关闭时间s，有，发生直接水击。当关闭时间s，有，则发生间接水击。在设置调压室后，调压室的作用类似于水库，水击波将由调压室而反射，这时管长m，相应的相长s。当阀门关闭时间s，有，则发生间接水击。(2)管长m时，计算水击压强增量已知流量m3/s，则m/s，水头m，初始开度等，终止开度。当阀门关闭时间s，发生直接水击。则由直接水击压强公式式(10-2-3)，得水击压强增量m(水柱高)当阀门关闭时间s，发生间接水

5、击。由于，将计算首相末阀门断面水击压强增量，和第二相末(即末相)末水击压强增量。为计算间接水击压强，可令阀门按线性规律启闭，即阀门开度。在首相末，s，阀门开度，以及管道特性系数代入式(10-4-17)得整理解此二次方程，得(不合理)，。可得首相末阀门断面压强增量m(水柱高)。在第二相末，将已知的，，，，代入式(10-4-17)得解此方程或m(水柱高)最大水击压强增量发生在首相末。(3)管长m时，计算水击压强增量相应的相长s，当阀门关闭时间s，发生间接水击。由于，将计算首相末、第二相末、第三相末、第四相

6、末阀门断面水击压强增量，从中找出最大水击压强增量。采用例10-3所给的程序进行计算，计算结果如下tttnhnh0.98550.67150.449540.4581.97100.34300.471442.4272.95651.44870.463941.7513.94210.0000-4.2282-38.054从计算结果可见，第二相末水击压强增量最大。10-5解：已知m，mm，，可计算水击波速m/s以及相长s。由于最大水击压强值产生在第一相末，又考虑阀门按线性关闭，则此时阀门开度为。根据题意，可令，其中K为

7、待求系数。由此第一相末的阀门开度为。又根据题给条件，m/s，m，初始开度，可求管道特性系数并代入式(10-4-17)得由于，和题给≤，则有≤，代入上式得≥1解此不等式，得≥3.64，即阀门关闭时间至少应为相长的3.64倍。10-6解：本题可使用特征线法进行计算，可采用例10-3所给的程序进行计算，计算结果如下(1)关闭指数t0L0.2L0.4L0.6L0.8LL开度.000090.089.555789.111488.667188.222887.77851.00000.259290.089.555789

8、.111488.667188.222891.6467.956800.518490.089.555789.111488.667192.075994.7822.913600.777690.089.555789.111492.505295.199698.0647.8704001.036890.089.555792.934595.617198.4702101.4760.8272001.296090.093.364096.034898.8758101.869510