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水錘泵(Water Hammer Pump)分析事例

  

 

水錘現象(Water Hammer)是指,「填充流體在管道內流動,當閥門突然關閉時,閥門前的壓力就會急劇上升。
同時,當閥門突然打開,在管道中靜止的流體向外流動時,壓力會顯著降低。」

 

本次案例為運用了水錘現象的泵的事例,分析模型如圖.1(2D分析模型)所示。
圖中顏色代表初始條件下的水存在率,紅色表示滿水,藍色表示空氣領域。
另外,條件設定為,從Inlet流入,從Outlet-a和Outlet-b流出。

這一模型考慮到了水錘現象,在開閉位置-a和開閉位置-b上設定為每0.5秒重複進行Open/Close的操作,當開閉位置-a為Open時,開閉位置-b則變為Close。

 


圖.2是無開閉前提下,使水持續流動的狀態。可以看到水位處於稍高於開閉位置-a的地方。
 
圖.2 分析結果(無開閉)
 
另一方面,圖.3為每隔0.5[s]進行開閉的結果。可以觀察到水上升到了較圖.2的水位更高的位置。
圖.3 分析結果(有開閉)
 
圖.4顯示開閉位置-a上方(=初始條件中的空氣區域)的水量圖表。橫軸表示時間,縱軸表示水量。從圖中可以看到,透過執行開閉可以進行抽水。
 
圖.4 分析結果(有開閉)

  


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