На рис. 36, а приведены графические построения неустановившегося режима, возникающего в элементарной системе топливоподачи при открытии и закрытии клапана форсунки. При построении условно принято, что распределенные силы сопротивления в трубопроводе отсутствуют. Характеристика напорного бака с постоянным давлением в координатном поле р, q будет представлять собой прямую линию, параллельную оси расхода q (линия ψA). Статическая характеристика клапана форсунки будет иметь вид параболы ψВ. Прямые линии AOВ, OB1A, 1A2B и т. д. с наклоном, тангенс угла которого равен tg α =±ρa/f (f — внутреннее сечение трубопровода), характеризуют волновые свойства трубопровода. Давление и расход топлива в форсунке в момент открытия клапана будут характеризоваться точкой Oв (пересечение прямой AOB с кривой ψВ). Точка 1A пересечения прямых OB1A и ψA характеризует давление и расход волны, отразившейся от напорного бака; точка 2В пересечения 1А2B с ψВ — давление и расход волны, вновь подошедшей к форсунке, и т. д., пока не установится стационарный режим, характеризуемый точкой М. Аналогичным образом выполнены построения и для случая закрытия клапана (штриховые линии). На рис. 36, б показано изменение давления в форсунке во времени. Для решения практических задач можно произвести условную замену распределённых сил трения сосредоточенными. Точность результатов будет определяться количеством условных сосредоточенных сопротивлений, однако, при большом числе сосредоточенных сопротивлений построение графиков становится слишком громоздким.
Рис. 36. График неустановившегося режима при открытии и закрытии клапана форсунки без учета распределительных противодействующих сил, со свободным входом топлива в трубопровод
Для графического расчета системы топливоподачи с учетом распределенных по длине трубопровода противодействующих сил предлагается методика, основанная на следующем положении. Головные значения волн, давления и расхода жидкости в упругих нежестких трубопроводах могут быть найдены по уравнениям:
где р, q — средние в сечении значения волн давления и расхода на расстоянии х=at от точки возникновения возмущения; р1, q1 — средние в сечении значения волн давления и расхода в точке возникновения возмущения.
Поскольку то можно написать:
Следовательно, затухающие головные значения волн давления и расхода лежат на той же характеристической прямой с угловым коэффициентом tg α = aρ/f, определяющим волновые свойства трубопровода. На рис. 37, а, б приведены графические построения неустановившегося режима при открытии и закрытии клапана форсунки применительно к рассматриваемому случаю. Прямая ψA представляет собой характеристику напорного бака; кривая ψВ — статическую характеристику открытого клапана форсунки. Наклонные линии — характеристические прямые с угловым коэффициентом tg α = aρ/f, определяющим волновые свойства трубопровода. Точка ОB характеризует давление и расход в форсунке в момент открытия клапана. Образовавшаяся у форсунки волна WI подойдет к напорному баку несколько ослабленной (WII). Параметры ее определяются точкой 1A
где l — длина трубопровода.
Рис. 37. График неустановившегося режима при открытии и закрытии клапана форсунки с учетом распределенных противодействующих сил
Волна WII отразится от бака и, возбудив волну FI с параметрами, определяемыми точкой 1А, начнет перемещаться к форсунке. Подойдя к форсунке, волна FII (точка 2В') создаст в форсунке волну W'I (точка 2В) и т. д., пока не установится стационарный режим, определяемый точкой М пересечения прямой ψA и кривой ψB. Подобным же образом приведены построения и для случая закрытия клапана форсунки (штриховая линия).
Указанная методика графических построений позволяет определить головные значения волн давления и расхода в любом сечении трубопровода. В то же время построения выполнены в предположении, что давление и расход в рассматриваемом сечении трубопровода не изменяются до очередного прихода головной волны, что несколько упрощает реальную картину гидродинамических явлений. Приведенная методика графических построений позволяет с малой затратой времени произвести анализ гидродинамических явлений в системе топливоподачи с достаточной для практических целей точностью.