HAMMER水锤分析软件及其数值模拟结果的验证
舰船首尾移水系统水锤特性仿真与试验
舰船首尾移水系统水锤特性仿真与试验舰船首尾移水系统是指舰船在泊位或过闸时，利用舱内水的重力作用进行调整水平使船身平稳地上升或下降的系统。
该系统主要由水泵、水管、水箱、配水阀门和泄水口等组成。
然而，在系统运行过程中，会产生水锤现象，对系统和设备造成损坏，甚至是船舶安全事故的隐患。
为解决这一问题，需要对水锤特性进行仿真与试验研究。
本文重点介绍舰船首尾移水系统水锤特性的仿真与试验。
一、水锤现象原因分析水锤现象是由于开关放液、电机停止或泵变频调速时，机械能的消失与水流动能之间的不平衡引起的。
在移水系统中，当配水阀门在移动过程中，上游的水流的速度改变，水质也发生了改变。
根据水动力学原理，水流速度的变化、流动路径的改变和水压的变化都会引起水的振动和冲击，从而产生水锤现象。
二、水锤特性仿真研究为了更好地了解和控制水锤现象，需要对系统进行仿真研究。
仿真过程包括建立舰船首尾移水系统的数学模型，在Simulink 软件中进行仿真，并根据仿真结果分析水锤特性。
1. 建立数学模型数学模型的建立是仿真研究的关键。
舰船首尾移水系统的数学模型包括水管、水泵、水箱、配水阀门和泄水口等各个部分，各部分之间通过水流动能进行能量转化和传递。
模型中考虑了水管的压降、阀门的开启和关闭、水箱容积变化、水泵的变频调速等因素。
2. 进行仿真实验在Simulink软件中，根据数学模型进行仿真实验。
通过仿真运行，可以观察和记录系统各组件水力参数和流量变化，判断系统是否存在水锤现象。
3. 分析仿真结果根据仿真结果，可以分析系统的水压力变化、水流变化、共振频率等水锤特性，并根据结果进行系统优化和改进。
三、水锤特性试验研究仿真研究只是对系统水锤特性的理论推测，在实际运行中还需要进行试验研究，以验证仿真研究的结果并寻找更好的解决方案。
1. 建立试验设备试验设备包括一套舰船首尾移水系统和测试仪器。
建立试验设备时需要考虑系统的实际条件，设备的安全性和可靠性。
轨姿控液体火箭发动机水击仿真模拟
轨姿控液体火箭发动机水击仿真模拟张峥岳;康乃全【摘要】Taking the liquid rocket engine of orbit and attitude control system as the study object, an emulator was established with AMESim according to the modular modeling idea. The simulation computation of water hammer pressure in the pipeline while the engine system was working was per- formed. The results show that the running of orbit control engine is a major factor creating high water hammer. The compared result of theoretical calculation and test data indicate that the simulation mod- els can give reasonable descriptions for generative process of water hammer. The measure to reduce the amount of water hammer is introduced.%以轨姿控液体火箭发动机为研究对象，根据模块化思想，利用AMESim建立了仿真平台，仿真计算了发动机系统工作中管路的水击压力。
结果表明：轨控发动机的工作是引起大水击的主要因素。
通过与理论计算和试验数据的对比表明，仿真模型较好地描述了管路水击的生成过程。
介绍了减小系统水击量的措施。
【期刊名称】《火箭推进》【年(卷),期】2012(038)003【总页数】5页(P12-16)【关键词】轨姿控液体火箭发动机;水击;仿真;AMESim【作者】张峥岳;康乃全【作者单位】北京航天动力研究所,北京100076;北京航天动力研究所,北京100076【正文语种】中文【中图分类】V434-340 引言轨姿控液体火箭发动机已广泛应用于空间飞行器之中，其主要作用是轨道控制、姿态控制、航天器的对接和交会等。
重力流输水管道水锤与防护措施研究
给水排水工程Water Supply&Drainage Engineering 重力流输水管道水锤与防护措施研究申屠华斌I,毛燕芳I,张逸夫2,柳景青2（1.上海市水利工程设计研究院有限公司，上海210061；2.浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058）摘要：依托某长距离输水工程，借助hammer软件对输水管道进行关闭阀门工况模拟，发现处于重力流上游的管道在关闭阀门时，未岀现严重的水锤危害，但是处于下游的管道则在沿线多处发生断流弥合水锤，岀现了较大的负压或正压。
经分析研究采用空气阀与超压泄压阀组合方案，用hammer软件进行拟合发现在沿线输水管道设置空气阀能够消除负压及由此产生的断流弥合水锤，在管道下游末端安装超压泄压阀以释放超出正常范围的水锤正压，可以保证输水系统在最不利的水力过渡过程中安全运行。
关键词：重力流；输水管道；水锤；供水安全；空气阀；超压泄压阀中图分类号：TU991.39文献标志码：B文章编号:1009-7767（2019）01-0115-04On Preventive Measures for Water Hammer of Gravity Flow PipelineShentu Huabin,Mao Yanfang,Zhang Yifu,Liu Jingqing供水管线是城市基础设施中的重要组成部分，供水管网运行状况与居民日常生活用水密切相关，而对市政管网的优化设计一直是专家学者研究的热点，供水管线设计不合理将引发水锤等安全事故，导致供水服务设施中断，给居民的生活和生产带来严重的影响。
近年来，水锤等安全事故多发，主要体现在2方面：1）由于我国水资源分布不均匀，长距离输水工程日益增多，如南水北调工程、陕西省引黄工程;2）随着城市化进程加快，现有市政管网基本实现城乡一体化，供水管网拓扑结构更加错综复杂。
国内外不少专家学者均对水锤与防护进行了研究,Vitkovsky等”采用遗传算法,Bergant等卩〕利用粒子群优化算法等智能算法对水锤防护的设计参数进行了优化。
陡峭地形高压供水工程水锤计算分析及消除方案
锤进行分析，确定系统应采取的有效防护措施，控 制 了水泵倒转及水锤压力波动。 １ 工 程 概 况 １．１ 工 程 简 介
本工程供水系统分为山上四级增压供水和山下 重 力 流 供 水 ２ 部 分，整 个 供 水 区 域 高 日 用 水 量 ４ ０００ ｍ３，供 水 水 源 来 自 山 下 水 厂，水 厂 修 建 ２× ＤＮ４００供水管线 敷 设 至 山 上 调 蓄 水 池。 调 蓄 水 池 作为山上增压系统中第一级增压泵房的吸水池同时
第４６卷 增刊２０２０年
给水排水
ＷＡＴＥＲ ＆ ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏｌ．４６ 增刊２０２０
·给排水管网·
陡峭地形高压供水工程水锤计算分析及消除方案
梅 青 王 洋 杨 力 饶 磊
（北 京 市 市 政 工 程 设 计 研 究 总 院 有 限 公 司 ，北 京 １０００８２）
３４５
第４６卷 增刊２０２０年
给水排水
ＷＡＴＥＲ ＆ ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏｌ．４６ 增刊２０２０
也作为山下重力流供水的高位水池。供水工程总体 示意如图１所示。本文仅对第一级增压系统进行水 锤计算分析。
锈 钢，管 径 为 ＤＮ２００，管 道 外 径 Ｄｅ２１９，壁 厚 １０ ｍｍ，其敷设方式为埋地。正常运行工况下，系 统 最大压力 为 ２８０ ｍ，最 小 压 力 为 ４５ ｍ，系 统 设 计 压 力 为 ４．０ ＭＰａ。 管 道 流 量 为 ９２ ｍ３／ｈ，流 速 为 ０．８２ ｍ／ｓ。管道计算波速为１ ３２８．７７ ｍ／ｓ。
摘要 高压供水工程中水锤压力是影响系统安全性的重要因素 ，尤其在泵站发生断电事故工况
下的水锤问题最 为 严 重。 以 某 山 区 四 级 压 力 供 水 系 统 中 第 一 级 增 压 供 水 系 统 为 例，运 用 Ｂｅｎｔｌｅｙ
Hammer软件在输水管道水锤分析中的应用
Hammer软件在市政管道中的应用田文军（Bentley 软件（北京）有限公司）摘要：本文介绍了水锤的基本概念，危害和工程中的预防。
根据建设工程中的问题提出预防水锤发生的措施，以提高供水系统的运行安全和可靠性，进而降低投资成本简化运行。
并通过Bentley Haestad HAMMER 展示电算法在水锤预防当中的应用。
关键词：Hammer 水锤供水系统长距离输水爆管建设成本运行管理水力计算计算机模拟1.水锤危害及其防控1）水锤的定义水锤是指在压力管道中由于液体流速的急剧变化，造成管中的液体压力显著、反复、迅速地变化，（例如水泵骤停、突然关闭阀门），由液体的压缩性和管道的弹性引起的输送系统中的压力波动，在压力急剧升高的位置产生破坏。
水锤的破坏力惊人，对管网的安全平稳运行是十分有害的，容易造成爆管事故。
防止水锤爆管事故的方法有：输水系统中加调压装置，改变管网布置和构成，以达到改变水锤冲击波频率和强度的目的。
2）水锤的危害水泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机等动态过渡过程造成的输水管道内压力急剧变化和水锤作用等，常常导致泵房和机组产生振动。
由于水锤的产生，使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍，其危害很大，会引起管道的破裂，影响生产和生活。
因此必须在长距离压力管段输送系统中安装安全装置。
水锤有正水锤和负水锤之分，它们的危害有：正水锤时，管道中的压力升高，可以超过管中正常压力的几十倍至几百倍，以致管壁产生很大的应力，而压力的反复变化将引起管道和设备的振动，管道的应力交变变化，将造成管道、管件和设备的损坏。
负水锤时，管道中的压力降低，应力交递变化，出会引起管道和设备振动。
同时负水锤时，管中产生不利的真空，造成水柱断流，和再次结合形成的弥合水锤，对管道破坏更为严重。
目前我国泵站相关设计规范（室外给水设计规范GB50013-2006;泵站设计规范GB/T 50265-97）中对水锤防护的计算已经做以相应的规定。
南水北调配套工程有压输水管道水锤计算及防护措施
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2017年第19期·13·文章编号：2095－6835（2017）19－0013－03南水北调配套工程有压输水管道水锤计算及防护措施韩李明（河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）摘要：河北省南水北调配套工程水厂以上输水管道工程中大量采用了管道、暗涵等作为输水方式，输水距离从几百米到上百千米不等，水锤分析难度大、防护措施复杂。
以配套工程某设计单元为例，基于Bentley －Hammer 软件建立了长距离有压输水管道水锤计算模型，将管道末端的阀门关闭时长作为控制条件进行水锤数值模拟。
计算结果表明，通过合理地延长阀门关闭的时长能够有效地减小水锤压力。
结合计算分析结果，提出了通过优化管道纵断布置和合理布置进排气设施来减少水锤压力的防护措施，并对管道的运行调度作了相应的要求，为南水北调配套工程其他管线工程提供了相应的参考。
关键词：长距离输水；有压管道；水锤计算；防护措施中图分类号：TV68文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2017.19.0131工程概况河北省南水北调配套工程引水水源为南水北调中线河北段，供水范围包括京津以南的邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、衡水、沧州7个设区市、92个县（市、区）、26个工业园区。
配套工程建设分为4条大型输水干渠和7个地市水厂以上输水管道工程，主要建设内容包括：新建改造石津干渠、廊涿干渠、保沧干渠、邢清干渠4条大型输水干渠，新建邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、沧州、衡水7个设区市境内从干渠到各供水目标的输水管道，输水形式除石津干渠利用部分原有渠道外全部为管道、暗涵。
配套工程某设计单元输水管道工程采用有压重力输水，进口设计水位为73.5m ，沿线共设5个供水目标，设计供水能力为3.76m 3/s ，各目标供水流量为0.61m 3/s 、2.18m 3/s 、0.305m 3/s 、0.305m 3/s 和0.36m 3/s 。
CAESAR
2371 前言长距离输水管道中的水流状态发生突变（如阀门突然开关、泵突然启停等），由于压力水流的惯性，使管道内水流形成压缩波和膨胀波，并在管道内周期性传递，这种现象即为水锤。
水锤是管道瞬变流动的一种压力波，它的产生是由于管道中某一截面的流速发生了改变，从而使该处压力产生突然地跃升或下降[1]。
水锤引起管道内水压瞬时增大，可达管道正常工作压强的几十倍至数百倍。
压力大幅波动，可导致管道系统强烈振动、产生噪声，造成阀门破坏、弯道受力处开裂等损坏，甚至引起管道炸裂等重大事故。
认识到水锤的危害对工程设计是很有必要的，目前已有多款专业计算软件可进行水锤的计算，因CAESAR II软件常用于石化工程专业管道设计且也具有计算水锤的功能，本文以简单管系为实例，介绍使用CAESAR II辅助计算水锤问题的过程及结果分析。
2 管道水锤动力学分析现以简单管系中阀门突然关闭为例进行水锤现象分析，设有输送水介质的管系如图1所示。
不计摩擦损失，只考虑水的可压缩性和管道的变形。
管道相关参数如下：材质为A106碳钢，外径219mm，管道壁厚8.18mm，流速1.0m/s，正常操作压力0.2MPa，操作温度40℃，水的流体体积模数2.2×109Pa，管道弹性模量2.04×1011Pa。
图一 管道模型现假设节点20～30之间的阀门突然关闭，因水锤力在弯头对中产生，当管系产生水锤作用时，下游侧的弯头要吸收压力波动以使流体通过弯头对，压力波动带来一个附加力，这个附加力通过弯头对需要一定的时间，持续时间越长，下游侧弯头的受力时间就越长，损害就越大。
因此在本例中，我们选取最长的节点60～1080之间管段来进行水锤力的分析，这部分管段产生的水锤力是最大的。
在已知流体声速C 的条件下，压强增量△P 与流速增量△V 的关系为[3]：△P =ρC △V（1）ρ：流体密度，此处取1000kg/m 3；C ：流体中的声速，m/s；P ：管内正常操作压力MPa；△V ：流速增量，m/s；其中声波传播速度的估算值为[2]：C =0.5（2）E f：流体的体积模数，Pa；E ：管道的弹性模量，Pa；D ：管道平均直径，mm；t ：管道壁厚，mm；将各数值代入公式（2），计算得到的C 值约为1300m/s。
浅谈长距离压力输水工程水锤防护设计
浅谈长距离压力输水工程水锤防护设计摘要：长距离输水工程管线长，管道起伏大，输水安全性要求高，而水锤是影响长距离压力输水工程运行的一个重要因素，根据调查统计，在城市给水阀门和工业企业的给水泵站中，绝大部分水锤事故都属与停泵水锤事故。
本文本工程在对压力系统水锤分析时只对停泵水锤进行分析并提出防护设计措施。
关键词：长距离压力输水管道；停泵水锤；防护设计1、工程概况本长距离输水工程，设计流量：20万m3/d（考虑5%的沿程漏损和水厂自用水后为21万m3/d），从取水泵房至水厂主要采用焊接钢管，双管并联，单线长6.2km，管径为DN1200，壁厚10mm；取水泵房设计地面38.5m，泵进口约37.15米，原水引水管余压约2.5-5m。
水厂设计地面标高97.5m，配水井水位标高101.3m，原水进水余压1.0m。
2、模型建立2.1应用软件简介。
本工程水锤分析软件采用奔特力-海思德软件公司的HAMMER软件，该软件将水锤效应（waterhammer）的复杂原理结合成为简单易用的工程工具，建模以节点和管段的稳态计算结果为基础，协助水利工程师顺利地进行任何复杂的水锤水击水力计算与设计。
2.2建模数据。
水泵参数：4台水泵并联工作，3用1备。
其中PMP-1及PMP-2水泵Q=2188m3/h、H=63m，电机功率560kW。
PMP-3及PMP-4水泵Q=4375m3/h、H=63m，电机功率1000kW。
PMP-4为备用泵。
根据取水泵房内远期水泵配置和原水压力管道平面方案布置图及简化的纵断面图，建立水锤计算模型。
示意如下：由上图可知，管线稳态运行时泵后压力最大为70m，管道沿线各节点压力在70m水头范围内，而设计中要求原水输水管的安全可靠性较高，设计泵站后管道采用D1220X10钢管，管线在远期21万m3/d设计流量时可以保证在流量恒定的前提下安全运行，危及管线系统安全的潜在因素是由于事故停泵而引起的停泵水锤，这也是本设计关注的重点。