Praca zawiera 405 pozycji literatury naukowej krajowej i zagranicznej. Podaje się pionierskie publikacje, które ukazały się w drugiej połowie XIX wieku. Cytuje się również publikacje najnowsze, które zostały opublikowane do 2001 roku włącznie. Zamiarem autora było przedstawienie nie tylko publikacji związanych bezpośrednio z problematyką przepływów nieustalonych, ale także publikacji, które dotyczą przepływów ustalonych w sieciach wodociągowych pierścieniowych. Omówiono najważniejsze publikacje polskich autorów, jak również publikacje zagraniczne, poświęcone przepływom nieustalonym w przewodach pojedynczych, jak i w sieci pierścieniowej.
Przepływy nieustalone w przewodach zamkniętych, a także zjawisko uderzenia hydraulicznego, które związane jest z nieustalonym przepływem wody, znane są od końca XIX wieku. Charakterystyczną cechą tego zjawiska jest zmiana warunków przepływu (prędkość, ciśnienie) w funkcji czasu w danym przekroju poprzecznym rurociągu. Do najczęściej spotykanych w praktyce przyczyn, które powodują występowanie uderzenia hydraulicznego, można zaliczyć gwałtowne zamykanie przepływającej w rurociągu cieczy za pomocą różnego rodzaju zaworów lub zasuw, awaryjne wyłączanie lub włączanie pomp na ujęciach wodociągowych lub na stacjach podnoszenia ciśnienia, a także planowe lub awaryjne zmiany obciążenia w elektrowniach szczytowo-pompowych i inne.
Z literatury techmicznej dotyczącej problematyki przepływów nieustalonych wynika, że pierwszy zajął się tym zjawiskiem L.F. Menabrea (1858) [187], a po nim - J. Michaud (1878) [188], który jako pierwszy badał wpływ zbiorników wodno-powietrznych i zaworów bezpieczeństwa na ograniczenie maksymalnych ciśnień, powstających w czasie przepływów nieustalonych.
Badania eksperymentalne zjawiska uderzenia hydraulicznego w skali rzeczywistej zainicjował w 1897 roku Żukowski (1898) [132]. Badania wykonane zostały dla 3 przewodów sieci wodociągowej w Moskwie o następujących długościach i średnicach: L1 = 7620 m o średnicy 50 mm, LL = 305 m o średnicy 101,5 mm i L3 = 305 m o średnicy 152,5 mm. W oparciu o badania eksperymentalne Żukowski przedstawił podstawę teorii zjawiska uderzenia hydraulicznego i wyprowadził wzór na obliczanie prędkości fali ciśnienia, w którym bierze się pod uwagę zarówno sprężystość materiału rurociągu jak i ściśliwość cieczy. Analizował także rozprzestrzenianie się fali ciśnienia wzdłuż rurociągu i zjawisko odbicia fali od węzłów sieci wodociągowej i otwartych przewodów. Badał również wpływ zbiornika wodno-powietrznego, komór wyrównawczych i sprężynowych zaworów bezpieczeństwa na wielkości ciśnień powstałych w czasie uderzenia hydraulicznego. Jego zasługą są także badania nad wpływem stopniowego zamykania zaworu na końcu przewodu na wielkość ciśnienia nieustalonego. W wyniku badań Żukowski podał wzór na czas zamykania zaworu w postaci T El 2L/a, przy którym wystąpi maksymalny przyrost ciśnienia i będziemy mieli do czynienia z tzw. uderzeniem hydraulicznym prostym. W praktyce warunek ten oznacza, że zawór zostanie zamknięty całkowicie zanim dojdzie do niego fala ciśnienia odbitego (Chaudhry, 1979 [64]).
Spis treści:
Wykaz ważniejszych oznaczeń
WSTĘP
1. RÓWNANIA OPISUJĄCE PRZEPŁYWY NIEUSTALONE W PRZEWODACH ZAMKNIĘTYCH
1.1. Obliczanie prędkości fali ciśnienia
1.2. Straty tarcia
1.2.1. Straty tarcia w warunkach ustalonych
1.2.2. Straty tarcia w warunkach nieustalonych
2. NUMERYCZNE ROZWIĄZANIE RÓWNAŃ PRZEPŁYWÓW NIEUSTALONYCH METODĄ CHARAKTERYSTYK
2.1. Równania charakterystyk
2.2. Siatka charakterystyk
2.3. Równania dla węzłów wewnętrznych siatki charakterystyk
2.4. Równania dla węzłów brzegowych
2.5. Model obliczeniowy przewodów o zmiennej skokowo średnicy z zachowaniem równości kroków czasowych Af
3. BADANIA EKSPERYMENTALNE I OBLICZENIA NUMERYCZNE PRZEPŁYWÓW NIEUSTALONYCH W SKALI LABORATORYJNEJ
3.1. Porównanie obliczeń numerycznych z pomiarami własnymi
3.2. Porównanie obliczeń numerycznych z pomiarami wykonanymi przez G. Pezzingę (Włochy)
4. ANALIZA PRZEPŁYWÓW NIEUSTALONYCH W SIECI PIERŚCIENIOWEJ
4.1 .Wyznaczanie warunku początkowego - przepływ w sieci wodociągowej pierścieniowej w warunkach ustalonych
4.2. Warunki brzegowe w złożonych układach przewodów
4.2.1. Węzły z przewodami rozgałęziającymi się
4.2.2. Węzły z przewodami łączącymi się
4.2.3. Węzły złożone
4.3. Równania brzegowe opisujące działanie różnych urządzeń występujących w sieci wodociągowej
4.3.1. Zbiornik wyrównawczy o stałym ciśnieniu
4.3.2. Zbiornik o zmiennym ciśnieniu na końcu przewodu
4.3.3. Zawór powodujący natychmiastowe zamknięcie przepływu na końcu przewodu
4.3.4. Zmiana przepływu na końcu przewodu za pomocą zaworów o różnych charakterystykach zamykania
4.3.5. Pompa zasilająca sieć wodociągową
4.3.6. Zbiornik wodno-powietrzny
5. PRZESTRZENNY ROZKŁAD CIŚNIENIA W SIECI PIERŚCIENIOWEJ W WYNIKU NAGŁEGO ZAMYKANIA PRZEPŁYWU
5.1. Przykład 1
5.2. Przykład 2
5.3. Przykład 3
5.4. Przykład 4
6. PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE
BIBLIOGRAFIA
Streszczenie
Summary
ZAŁĄCZNIKI: Wyniki pomiarów własnych ciśnienia na modelu w skali laboratoryjnej
