液体管道瞬变流摩阻模型综述

张 莹



液体管道瞬变流摩阻模型综述

张 莹

（中国石油大学（北京）油气管道输送安全国家工程实验室， 北京 102249）

在液体有压管道瞬变流摩阻计算中，传统水击计算的局限性是不能预测水击发生后压力波的衰减和波形畸变过程。国内外学者通过对瞬变流摩阻机理进一步研究发现，瞬时摩阻可用拟稳态摩阻和附加摩阻项之和表征。对瞬时摩阻的模型的优缺点、适用范围及研究发展方向进行了详细的阐述和归纳总结，对于瞬变流的工程计算提供了便捷参考。

液体管道；瞬变流；摩阻

在传统的液体管道水击计算中，由运动方程和连续性方程构成的瞬变流基本微分方程组（也称为“波动方程组”，见公式4）中，式中的摩阻通常采用“拟稳态”假设[1,2]，即假设瞬时管壁剪切应力（即瞬时摩阻）与定常流动时的摩阻相等，但是，近年来国内外理论[3-9]和实验研究均表明：传统的水击计算的局限性是不能准确地预测后续压力波的衰减和波形畸变过程[12]。值得注意的是，在管道阀门关闭瞬间的水击计算中，正向传递的压力波和在阀门处反射回来的压力波相互叠加，最大压差值出现在关阀一段时间后[9]。

本质原因是定常流与瞬变流流动特征不同。国内外的学者通过对瞬变流过程中摩阻机理进一步的理论研究及开展大量的实验得出“瞬变流中的瞬时摩阻可以用拟稳态摩阻项和附加摩阻项之和表征[10]”的结论。

总体而言，可以将附加摩阻项模型大致分为两大类：一维附加摩阻模型和二维附加摩阻模型[10]。……