THROTTLE CONTROL IN CLOSED IRRIGATION NETWORKS: CALCULATION OF PRESSURE INCREASE

Authors

  • A.V. Tkachuk Dnipro State Agrarian and Economic University image/svg+xml
  • I.Yu. Shynkarenko Dnipro State Agrarian and Economic University image/svg+xml
  • A.V. Makarov Dnipro State Agrarian and Economic University image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-3-191-472-478

Keywords:

hydraulic shock, pipeline, pressure increase, wave processes, valves, throttle control, modeling, irrigation networks

Abstract

The article presents a comparison of three methods for calculating the hydraulic shock that occurs in a pipeline system due to the closure of a valve. The analysis based on the data from the classical hydraulic reference book allowed us to identify the peculiarities of wave processes in the initial phase of the shock phenomenon. It was found that at the time of reflection of the first wave of pressure reduction, the valve is not yet completely closed, as a result of which the reverse wave reaches it before the primary wave of pressure increase is completed.
This leads to a partial damping of the forward wave, as the superposition of oppositely directed oscillations reduces the pressure amplitude. Next, a new forward wave is formed, which, upon reaching the valve, is reflected again, generating another backward pressure wave. This wave interaction is cyclic and gradually dampens under the influence of hydraulic losses and damping elements, if provided in the system.
The calculations performed by formulas (2) and (3) showed significant differences in the estimation of the maximum pressure. Formula (2) revealed a tendency for a gradual increase in pressure with an increase in the valve closing time. This indicates the accumulation of wave energy in the system and the gradual increase in hydraulic load due to unquenchable wave processes. Instead, the calculations based on formula (3) showed the opposite dependence - with an increase in the closing time, the intensity of the hydraulic shock decreased. This result is likely due to a more accurate accounting of hydraulic losses, which helps to stabilize the pressure in the pipeline.
The results obtained indicate significant discrepancies between the calculation methods due to differences in approaches to modeling the dynamics of flows and wave phenomena in pipeline systems. Therefore, the use of numerical methods for modeling hydraulic processes is a promising direction for improving the accuracy of predicting loads due to hydraulic shock and ensuring the reliability of hydraulic systems.

References

Гіжа О. О. Про підвищення точності розрахунку непрямого гідравлічного удару у системах міського водопостачання. Містобудування та територіальне планування. Київ : КНУБА, 2020. № 72. С. 62-67. https://doi.org/10.32347/2076-815x.2020.72.62-69

Дідур В. А., Журавель Д. П., Палішкін М. А., Міщенко А. В., Борхаленко Ю. О. Гідравліка. Підручник., 2015. 546 c.; 264 іл.

Довідник з гідравліки / заг. ред. В. А. Большаков. -2-е вид.,перероб. і доп. Київ, 1984. С. 82-83.

Кодура А. Аналіз впливу часу закриття клапана на хід гідроудару. Архіви гідротехніки та екологічної механіки, том. 63 (Вип. 1), 2016 С. 35-45. https://doi.org/10.1515/heem-2016-0003

Константінов Ю. М., Гіжа О. О. Особливості розрахунків непрямого гідравлічного удару. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки. К : КНУБА, 2014. № 23, С. 162-168.

Сусован Пал, Прашант Редді Ханмаягарі, Брайан В. Карні Огляд чисельних підходів до моделювання гідроударів: пошук практичних і точних чисельних підходів, що триває. Вода 13, 2021. № 11, 1597. https://doi.org/10.3390/w13111597

Allevi L 1902 Annali della Societ`a degli Ingegneri ed Architetti Italiani 17 (5) 285 (in Italian).

Davies, W, Wolf, M, Barry, M, O’Hern, S, & Morse, T. «The Effect of Valve Closure Time on Water Hammer» Proceedings of the ASME 2021 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Volume 10: Fluids Engineering. Virtual, Online. November 1–5, 2021. V010T10A026. ASME. https://doi.org/10.1115/IMECE2021-71153

Joukovsky N 1898 M´emoires de l’Acad´emie Imp´eriale des Sciences de St.-P´etersbourg (1900), Series 8-9 (5) 1 (in German).

Menabrea L F 1858 Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances de L’Academie des Sciences, Paris, France, 47, 221 (in French).

Michaud J 1878 Bulletin de la Soci´ete Vaudoise des Ing´enieurs et des Architectes, Lauanne, Switzerland, 4 (3) 56 ; ibid. (4) 65 (in French).

Korteweg D J 1878 Ann. Phys. Chem., New Series 5, 525 (in German).

Frizell J. P 1898 Trans. Am. Soc. Civ. Eng. 39 (819) 1 14. Герасімов Є. Г., Герасимов Г. Г., Іванов С. Ю. Динамічні процеси в трубопровідних системах: монографія. Рівне : НУВГП, 2020. 597 с. ISBN 978-966-327-449-2.

Герасімов Є. Г., Приходько Н. В., Рокочинський А. М. Науково-практичні засади підвищення енергоефективності закритих зрошувальних систем : монографія / за загальною редакцією академіка НААН України В. А. Сташука. [Електронне видання]. Рівне : НУВГП, 2023. 288 с. ISBN 978-966-327-552-9

Published

2025-06-13

How to Cite

THROTTLE CONTROL IN CLOSED IRRIGATION NETWORKS: CALCULATION OF PRESSURE INCREASE. (2025). Municipal Economy of Cities, 3(191), 472-478. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-3-191-472-478