Гидравлический удар

Это явление связано с резким возрастанием давления, способно вызвать аварийную работу систем. Обычно связано с затеканием жидкости в тупиковые каналы или резким прекращением движения потока жидкости. Схема процесса представлена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. а

Рис. 6.1. б

Если это упругая идеальная колебательная система, то этот процесс повторится и будет длиться бесконечно. В действительности быстро затухает из-за диссипации энергии. При гидравлическом ударе происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию деформации трубопровода и энергию деформации жидкости.

Ек = Едт + Едж (6.1)

(6.2) 

Здесь R – радиус канала, V₀ – скорость потока жидкости. Мы рассматриваем жидкость как сжимаемую среду, но с другой стороны эти изменения плотности столь малы, что мы можем этим пренебречь. Энергия деформации определится по (6.3):

Для трубопровода:

По Ламэ определим максимальные тангенциальные напряжения:

После преобразований получим (6.4):

Для жидкости: 

Но: 

(6.5) 

Подставляя 6.2, 6.4 и 6.5 в 6.1, после преобразований получим (6.6):

Впервые это выражение получено Н.Ф. Жуковским. Если считать, что трубопровод абсолютно жесткий, то получим более простую формулу для оценки максимального давления при гидроударе: