随着工业时代发展
，人们生活质量的提高，对于设备性能等要求也越来越高，工业使用设备越来越多，但是大家对于水泵的管道的了解有多少，今天就带大家来深度剖析了解一下水泵管道。

水泵管道动态分析的研究对象是管道内各种非恒定流动

，这方面的问题常常涉及到整个工程的安全
、造价及调节的灵活性
。然而
，由于管道动态分析涉及到流体的可压缩性，而且流动参数随时间变化，故流动的基本支配方程较复杂，不同工程的边界条件也有其特殊性
，因此，求解过程较为复杂。通常，管道动态分析采用数值计算的方法或经验公式计算法
。

-S方程及连续性方程的原型出发
，给出水泵管道动态分析的支配方程，并由此导出特征线法及经验公式计算法的求解公式，并列举了工程实例。

弹性水体的水锤理论由于某种原因突然改变管道系统中的水流速度，将引起管道系统中的压力发生变化
，压力变化以速度a沿着压力管道传播，压力波从管道一端传播到另一端的时间为L/a.考虑水的可压缩性及管道壁的弹性
，压力增高，同时引起水流体积减小及管道膨胀;反之，压力降低，同时引起水流体积增加及管道收缩。

在压力管道的末端(即上游水库或调压井)，压力波将向相反方向反射，然后再与波动源处所产生的压力波叠加。

直接水击假设管道中的压力波动是由于阀门关闭产生的，如果阀门关闭时间T小于一个水击相

，即T<2L/a，也就是反射波到达阀门时，阀门已经全部关闭
，这时将在管道末端产生直接水击，水击压力将作用在管道的末端
。

由于水的可压缩性及管道的弹性，管道中将产生压力波，在t0时
，流速突然从V.变化到0，流速的突然变化将引起非常大的压力冲击，压力波将以速度a传播到管道上游侧
。而且，由于水的可压缩性及管道的弹性
，压力管道的断面积将增加，水的体积将减少

。关于压力波的动量方程如下：pS=pSaCa-(a-V)忽略非常小的量，上式可以写为

：如果阀门关闭时间T大于一个水击相
，即T> 2L/a，也就是反射波到达阀门时，阀门尚未全部关闭
，这时将在管道末端产生间接水击，间接水击波的消增过程较为复杂
，下面将从N -S方程的原型推导出适合于管道动态分析的流体运动方程形式，从连续性方程的原型推导出适合于管道动态分析的连续性方程形式
。

管道动态流动的流体运动方程N-S方程的原型如下：到管壁上切应力的方向总是和流速方向相反
，可以把它记成下列形式：于是
，管道动态流动的流体运动方程为：v是比j高价的微量
，可略去不计
，得到：如果忽略水力损失，则得到理想流体的管道动态流动运动方程形式如下：2.2.2管道动态流动的流体连续性方程连续性方程的原型如下

：do管道流动是一维的，因此连续性方程为：pdx所以：迅=迅+1迅+管道流动是一维的，且大多数情况下，有压管道流动可以忽略质量力，因此n-s方程为：表示粘性力的作用

，在有压管道流动中，可以认为是管壁上切应力的作用

，考虑所以，连续性方程可写为：又因为压力的变化与密度的变化有如下关系：所以，连续性方程可写为：v|是比营篼阶的微量，略去不计
，所以

，连续性方程可写为：代入上式
，得到管道动态流动的流体连续性方程如下：特征线法是解双曲型微分方程边值问题的特有的方法，该方法把流体运动方程和连续性方程转换为四个全微分方程，然后加以差分化，是一种数值计算法，计算精度较高，适用于复杂的管道系统和复杂的边界条件，便于编写计算程序
。

得到特征线法的四个全微分方程如沿C+特征线的方程组韭+亚+正1立=0 apdtdt2D沿C-特征线的方特征线法的原理是从
：0形式的流体运动方程和-迎pdx +if=0形式的连续性方程出发，令：作线性组合i=可得
：又因为
：令t=士=Xfl2，则可得：<1和莹=-称为两个特征线方程，它们表示tx平面坐标系中t= lx两条直线
，此二直线称为特征线，采用数值a计算的方法，可以求解上述四个全微分方程
。

经验公式计算法bookmark23经验公式法是在大量的工程实际基础上总结出来的简化计算方法，该方法已经成熟，简单易用，能够满足各种工程的需要

，因此，在工程中获得了广泛应用
。

由运动方程+

，=和连续性方程dtpox 0分别对x，t求偏微分，化简后，得到描述压力波传播与流量变化关系的波动方程：由一田dt\=i Xa2
，可得将该式代入含f+f+f=中引入ALLIEVI边界条件，即V=t解上述方程，压力上升相对值可以写成ALLIEVI链方程形式
：水泵技术2004.4 ALLIEVI链方程中的参数意义如下
：开度相对值T.一初始时刻(即恒定流动时)的阀门相对开度Pl=aV/2gH―管道特征常数对于阀门关闭规律为一段关闭的情况
，通常可以假定为末相水击

，即随着时间的增加
，水击压力相对值逐渐上升，趋向于大值，这样，还可以继续简化ALLIEVI链方程，得到经常使用的末相水击压力计算式。

时间通常，在应用末相水击压力计算式时，把符号“±”取“+”，考虑到ALLIEVI边界条件要求流量与时间成线性关系，而实际情况常常略有差异
，故一般使用上式计算出匕后，乘以1.2-1.4倍作为选用数值
。

工程实例下面用上述几种方法，计算某泵站水泵运行时，突然失电情况下
，水泵出口压力管道的大压力。

水泵突然失电时，出口阀门关闭规律如下：表1投人运行水泵数量每台泵流量水泵扬程水力损失额定转速轴功率出口阀门直径8台水泵技术。2004.4表2材料长度直径厚度波速损失管段1混凝土管段2混凝土管段3混凝土阀门采用两段关闭。水泵失电后，阀门立即从开度关闭到30%开度，关闭时间3s;阀门从30 %开度关闭到全关位置，关闭时间17s.采用特征线法
，编制专门的计算程序，计算结果为：水泵出口压力管道的大压力104.36m采用经验公式法，求解ALLIEVI链方程，解得大压力上升值为28.6%，考虑边界条件的近似性
，取1.4倍的修正系数
，则大压力上升值为40%
，水泵出口压力管道的大压力为104.5m. 6结语本文所述的两种管道动态分析方法均在工程中获得广泛应用
，在大多数情况下，可以使用经验公式计算法，其精度能够满足工程要求

。也可以根据具体工程的边累条件、精度要求采用特征线法
。特征线法近年发展较快
，并在许多大型工程上采用。

上述详细分析了有关水泵管道相关的内容，希望对大家进一步了解有所帮助。