水击发生后,水击波在水管末端和水管特性变化处(比如水管进口、分岔、变径段、阀门等)都要发生反射。当入射波到达水管特性变化处之后一部分将以反射波的形式折回,另一部分则以透射波的形式继续向前传播。反射波与入射波的比值称反射系数(用r表示),透射波与入射波的比值称透射系数(用s表示),两者的关系为

(1)水击波在水管末端的反射特征　水击波在水管末端的反射特性取决于水管末端的出流规律。对水斗式水轮机来讲,其喷嘴的出流规律为当ξ≤0.5时,在入射波未达到的时刻ξ0=0、v0=τ。设有一入射波f传到阀门后发生反射并产生一反射波F折回,则由式(5-7)可得

阀门处的水击压力为入射波与反射波的叠加结果,根据式(5-6)有

联立式(5-34)、式(5-35)可消去ξ,简化后即得阀门的反射系数r为

根据水击常数和任意时刻的开度可利用式(5-36)确定阀门在任意时刻的反射系数,当阀门完全关闭时,τ=0、r=0,阀门处则发生同号等值反射。

(2)水击波在管径变化处的反射特征　如图5-4所示变径管其入射波F1从1管传来并在变径处发生反射(反射波为f1、透射波为F2),由式(5-6)和式(5-7)及水流在变径处的连续性可推导出反射系数r为(www.daowen.com)

图5-4　变径管

图5-5　分岔管

式中;r为正表示反射是同号的(其结果是使管1中水击压力的绝对值增大);反之,r为负则表示反射是异号的(其结果是使水管1中水击压力的绝对值减小)。若管2断面趋近于零则ρ2→∞、r=1(为同号等值反射。这相当于水管末端阀门完全关闭的情况),若管2断面为无限大,则v2=0、ρ2=0、r=-1(为异号等值反射。这相当于水库处的情况)。

(3)水击波在分岔处的反射特征　见图5-5,入射波F1从1管传来并在分岔处发生反射(反射波为f1,透射波为F2和F3),根据基本方程[式(5-6)和式(5-7)]及此处水流的连续性可导出反射系数r为

式中Q为总管流量;Ai为水管断面积。各个符号的单位同前。