基于MATLAB的长距离输水管道水锤防护

陈来钱，付强伟

(长安大学环境科学与工程学院，陕西西安710054)

在长距离输水工程中利用计算机对工程中可能出现的情况进行模拟，可以在短时间内得出大量较为准确的数据，为工程的设计和施工提供科学的理论依据，进而分析超常水锤压力可能出现的情况，校核阀门和压力管路的承受压力，针对计算数据及图形寻求最优的水锤防护措施，确保整个供水工程的安全运行。

1 水锤计算原理

水锤基本微分方程是由水锤过程中的运动方程和连续性方程两部分组成。它是全面表达有压管流中非恒定流动规律的表达式。按弹性水锤理论，可分为两个方程式：

根据牛顿第二运动定律推导出运动方程：

根据质量守恒定律推导出连续方程：

水锤基本方程均以偏微分方程形式反映水锤场总中流速和水头的变化规律，为解决水锤计算问题提供基本理论公式。在实际工程中它们常被简化后加以应用。将水锤的基本微分方程转化为相容性方程：

将水泵的全面性能曲线改造为仅与转速和流速有关的全面性能曲线，以便计算机在解方程时取值，即：

当i=1和i=n+1时，因只有一个特征线方程，因此要补充边界条件方程。现行的水锤计算方法就是基于上述原理。

2 软件简介

MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。目前MATLAB已经成为国际最为流行的科学与工程计算的软件之一，已成为控制系统设计和仿真领域最受欢迎的软件系统。……