DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 06. 026

谢碧洪，刘晓初，萧金瑞. 基于ANSYS的智能节水灌溉水网抗水锤研究［J］ . 机电工程技术，2020，49（06）：66-68.

 

基于ANSYS的智能节水灌溉水网抗水锤研究*
谢碧洪1，刘晓初2，萧金瑞2
（1. 罗定职业技术学院， 广东云浮527200；2. 广州大学机械与电气工程学院， 广州510006）

摘要：分析了智能节水灌溉水网中产生水锤现象的原因及危害，并讨论选择在水网中增设空气罐的方法减轻水锤破坏。利用ANSYS有限元软件分析在离管道阀门远近位置设置空气罐时水网的受压情况。通过对水锤压力和阀芯所受压强的分析表明，空气罐越靠近管道阀门设置，越能减轻水锤对水网的破坏。研究结论对工程中减少水网的水锤破坏有一定参考价值。
关键词：抗水锤；ANSYS；节水灌溉；水网；智能
中图分类号：S274.2     文献标志码：A     文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 06－0066－03

 

Research on Water Hammer Resistance of Intelligent Water-saving Irrigation
Network Based on ANSYS
XIE Bihong1， LIU Xiaochu2，XIAO Jinrui 2
（1. Luoding Polytech, Yunfu, Guangdong 527200, China;
2. School of Mechanical and Electrical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China）

Abstract: The causes and harms of water hammer in the intelligent water-saving irrigation water network were analyzed, and the method of adding an air tank in the water network to reduce water hammer damage was discussed. The ANSYS finite element software was used to analyze the pressure of the water network when the air tank was installed at a position close to the pipeline valve. The analysis of the water hammer pressure and the pressure of the valve core shows that the closer the air tank is to the pipeline valve, the more the damage of the water hammer to the water network can be reduced. The research conclusion has certain reference value for reducing water hammer damage in the project.
Key words: water-resistant hammer; ANSYS; water-saving irrigation; water network; intelligent

 

引言
中国是农业大国，但农业灌溉用水资源稀缺。在当前水资源日益紧缺的情况下，推广节水浇灌、走绿色的可持续发展道路已成为中国农业生产的必然选择。在节水灌溉中，关闭阀门时伴随水锤现象，这是一种普遍存在的有压管道非恒定流问题。由于闸或阀的关闭，会迅速引起管道内水压、流速剧烈变化，导致压强升高，可达管道正常压强的几倍至数十倍。另外，管道内介质的动能在瞬间全部转变为势能，可导致管道系统强烈振动，产生噪声，造成阀门破坏，管件接头破裂、断开，甚至管道炸裂等重大事故[1-2]。对管壁、闸门以及阀门等附件产生巨大的冲击力，在水体惯性和可压缩性、管壁弹性以及系统阻力作用下，管道内水的压力和密度不断交替变化，直至稳定，工程上称这一水力过渡过程状态为水击（或水锤） 现象[3-4]。

 

结束语
（1） 建立了有限元分析软件，研究智能节水灌溉水网抗水锤的简化三维模型，仿真出水网和阀芯受到的水锤压力云图。
（2） 从图5～7可以得出，设置空气罐对水锤压力局部均匀分布有利。
（3） 从表2可以得出，空气罐与阀芯设置距离越长，阀芯和水网受到的最大压力越呈增大趋势；若空气罐与阀芯设置距离相对较短，水锤压力对水网的影响破坏应较少。
（3） 研究结论对工程中减少水网的水锤破坏有一定的参考价值。