ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Граничные условия из "Гидравлический удар в гидротурбинных установках " Граничные условия на концах трубопровода связывают уравнениями значения этих функций с рядом других величин, которыми определяется процесс гидравлического удара, и создают необходимые дополнительные зависимости для решения задачи. Эти условия конкретизируют в каждом отдельном случае общую картину колебания напора и скорости, рассмотренную выше на стр. 20—25. [c.34] Это выражение показывает, что возникающее у начала трубопровода значение волны x- -at) повторяет по абсолютной величине приходящее в него значение волны ф х—at), но с обратным знаком. [c.35] Физическая причина возникновения у начала трубопровода обратной волны состоит в следующем. Предположим, для упрощения вопроса, что регулирующий орган мгновенно закрылся и волна повышения давления перемещается вдоль трубопровода к его началу. В тот момент времени, когда эта волна дойдет до начала трубопровода, он весь будет заполнен сжатой водой, а стенки его деформированы появившимся избыточным давлением, т. е. трубопровод будет представлять своеобразную сжатую пружину. Так как у входа в трубопровод напор остается неизменным, равным напору в бассейне, то ясно, что в данный момент система трубопровод— бассейн не будет находиться в равновесном состоянии. Избыточное давление в трубопроводе, не уравновешенное напором в бассейне, вызовет обратный ток воды из трубопровода в бассейн, в результате которого понижение давления будет со скоростью ударной волны перемещаться к регулирующему органу. [c.35] Отсюда видно, что в трубопроводе возникает отрицательная скорость, т. е. ток воды обратно в бассейн, и понижение напора до величины, соответствующей начальному установившемуся режиму. На этом процесс гидравлического удара не заканчивается и в трубопроводе будут продолжаться аналогичные колебания скорости и Напора. Таким образом, когда прямая волна приносит повышение напора к началу трубопровода, то обратная волна, вызываемая током воды в бассейн, распространяет понижение напора. [c.36] Обратная картина получается, если регулирующий орган открывается и в трубопроводе возникает волна пониженного напора, которой соответствует отрицательная функция j x — at). Когда это понижение напора дойдет до начала трубопровода, от него начнет распространяться обратная волна равная и противоположная по знаку прямой волне, т. е. имеющая положительное значение согласно уравнениям (11) она будет вызывать в трубопроводе повышение напора h и скорости V. Обратная волна в этом случае физически вызвана тем, что когда понижение напора дойдет до начала трубопровода, из бассейна вода начнет дополнительно поступать в трубопровод. [c.36] В трубопроводе, так как они входят с разными знаками в конечные уравнения (11). Это обстоятельство имеет следующее реальное физическое объяснение. Уменьшать скорость жидкости в трубопроводе можно двумя способами. Можно закрывать регулирующий орган и благодаря этому получить повышение напора в трубопроводе это будет тот эффект, который дает положительное значение функции ш х — at). Можно уменьшать скорость в трубопроводе, как бы отсасывая часть воды из начала трубопровода обратно в верхний бассейн. Но при этом будет происходить, конечно, не повышение напора, а наоборот — понижение. Это будет тот эффект, который дает отрицательное значение функции b x- at). [c.37] Противоположная картина получается при рассмотрении двух способов увеличения скорости воды в трубопроводе. Можно увеличивать скорость, открывая регулирующий орган, чему соответствует отрицательное значение функции w x—at) и падение напора. Можно увеличивать скорость, нагнетая жидкость в, трубопровод из верхнего бассейна, чему соответствует положительное значение функции x at) и повышение напора в трубопроводе. Другими словами, торможение воды ниже (по течению) рассматриваемого сечения вызывает в этом сечений понижение скорости и увеличение напора. При торможении воды выше (по течению) рассматриваемого сечения в нем возникает уменьшение скорости и уменьшение напора. Обратная картина получается при увеличении скорости жидкости. Если причина увеличения скорости расположена ниже рассматриваемого сечегия, то она вызовет в нем понижение напора, а если она расположена выше, то повышение напора. Вот эти единственные и реально возможные для трубопровода случаи и отражают функции ш(л —at) и x at) и их знаки в уравнениях (11). [c.37] Когда в общем случае напор и скорость определяются одновременно функциями tf (л —at) и x at), то каждая из волн дает только соответствующую составляющую данной картины явления. Реальные же значения напора и скорости в любом сечении трубопровода зависят от соотношения между величинами этих функций и могут быть как положительными, так и отрицательными. [c.37] Соотношение (18) дает возможность по значению функции f x — at) у регулирующего органа (л = 0) найти значение функции x- -at) в этом же сечении для любого момента времени. Действительно, когда значение функции x -at) через промежуток времени Lja после своего возникновения придет к регулирующему органу, то оно будет равно по абсолютной величине и противоположно по знаку тому значению функции f (л — at), которое возникло здесь раньше на время 2 Д/й. [c.37] Часто обратную волну называют волной отраженной. Но надо отметить, что возникновение обратной волны не соответствует обычному представлению об отражении. Еще Н. Е. Жуковский писал, что он употребляет слово отраженная волна в более широком смысле, нежели принято обыкновенно всякую новую волну, зародившуюся при границах, мы называем волной, отраженной от этих границ . [c.39] Второе граничное условие простого трубопровода дается связью между расходом воды через регулирующий орган и величиной высоты давления перед ним h. Это условие зависит от процесса регулирования, т. е. времени t. [c.39] Приведенный расход Qj характеризует пропускную способность регулирующего органа и имеет размерность м 1сек.. [c.39] Дальще будет разобран ряд примеров определения этой зависимости для гидротурбинных установок. [c.40] Вернуться к основной статье