复杂管路的水锤计算

直到目前为止，我们讨论的都是简单管中的水锤问题。简单管是指直径、管壁厚度和材料均不随管长变化的水管。在实际工程中，简单管是不多见的，经常遇到的是复杂管。复杂管有两种：一种是管径和管壁厚度自上而下随着水头的增加而逐段改变的水管，这种水管有时称为串联管；另一种是分岔管，这在集中供水中经常遇到。无论是串联管或分岔管，水锤波在水管特性变化处都将发生反射，从而使水锤现象更为复杂。

一、串联管的水锤

串联管各段的流速V和波速c不同，因此特性系数ρ和σ各异。用特征线法可精确求出管道各点的水锤变化过程，管道特性变化点应选为计算网格的结点，各管段的特征方程则用相应管段的有关参数列出。

对于图14-12所示的压力管道，若AP和PB两段的特性不同，其流速（或断面积）和波速分别为（或

)、

和（或)、，则这两段管道的特征方程的系数和特征线的斜率均应采用其相应的流速（或断面积）和波速求出，经过这样的调整以后，即可按前述的方法和步骤进行串联管的水锤计算。

若水锤波通过AP 段水管的历时为,通过PB 段水管的历时为,则最大的计算时间步长为两者最大公约数的2倍，若最大公约数很小，则计算时间步长小，计算工作量大。若串联管由许多段组成，则计算更为繁琐。因此，在实践中常把串联管转化为等价的简单计算，研究证明，由此简化带来的误差不大。这种简化的计算方法称“等价水管法”，现介绍如下。

图14-16 串联管示意图

设串联管如图14-16所示，各段的长度、流速和水锤波速分别示于图中。现用一等价的简单管代替，其流速和水锤波速分别以Ve 和表示，此等价管应满足以下要求：长度与原管相同；相长与原管相同；管中水体动能与原管相同。后两项要求是必要的。

根据相长不变的要求得

根据水体动能不变的要求得