水击现象
水击现象资料
02
• 阻尼：流体在管道或设备中 的摩擦、碰撞等 • 惯性：流体在运动过程中具 有的保持原有速度的性质
水击现象的主要类型及其特点
水击波：当流 体中的压力波 以音速传播时， 称为水击波
01
• 特点：传播速度快，能量大， 易导致管道和设备损坏
蒸汽水击：当 蒸汽与液态水 混合时，由于 密度差异和速 来自差异而产生 的水击现象03
水击现象的预防与应对措施
设计阶段的预防措施与方法
合理设计：在设计阶段，充分考虑管道和设备的水 击承受能力，合理选择管径、壁厚等材料
• 管径：选择合适的管径，以减小流体 在管道中的流速，降低水击风险 • 壁厚：选择合适的壁厚，以提高管道 的强度和刚度，抵抗水击冲击力
缓冲装置：在管道和设备上设置缓冲装 置，以减小水击现象的影响
水击现象深度解析
01
水击现象的基本概念与原理
水击现象的定义及其成因
水击现象是指 在流体（如水） 中，由于流速 突变或压力突 变而导致的现
象
01
• 流速突变：如阀门突然关闭、 泵的启停等 • 压力突变：如流体在不同高 度的压力变化
成因：水击现 象主要是由于 流体在管道或 设备中受到阻 尼和惯性作用
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水击现象的研究进展与展望
水击现象的研究现状及分析方法
• 研究现状：水击现象的研究已取得一定的成果，但仍存在一些问题和挑战 • 理论研究：水击现象的理论研究已取得一定的进展，但仍有待进一步完善 • 实验研究：水击现象的实验研究相对较少，需要进一步开展
• 分析方法：水击现象的分析方法主要有数值模拟、实验研究和现场监测等 • 数值模拟：通过建立数学模型，对水击现象进行模拟分析，预测水击现象的发生和发展 • 实验研究：通过实验装置，对水击现象进行实验研究，验证理论分析和数值模拟的结果 • 现场监测：通过对管道和设备的现场监测，收集实际运行数据，为水击现象的研究和分析提供依据
5.5--水击现象概述
的传播速度c由阀门N处一直向管道进口M传播。经 时间 t L / c 传到管道进口，这时整个管道中压力 都升高到p+ph。液体受到压缩，密度增高，管壁膨 胀，这是一个减速增压的压缩过程。
2．压缩恢复过程
况下的压力降低了ph。此过程为减速减压的膨胀ห้องสมุดไป่ตู้
过程。
4．膨胀恢复过程
膨胀过程结束后，由于容器内的压力高于管道内
的压力，在压差的作用下，液体以速度v 流向管
内,最先使管道进口M处的压力恢复到正常情况。 然后压力的恢复由 M断面以水击波的传播速度c 向N断面传播。从关闭阀门时算起，经过时 间 t 4L / c ，完成了增速增压的膨胀恢复过程， 使整个管道中液体的压力、密度都恢复到了正常 值，完成了一个周期的水击变化过程。
水击简介
一、水击现象
当液体在压力管道中流动时，由于某种外界原 因（如阀门的突然开启或关闭，或者水泵的突然 停车或启动，以及其它一些特殊情况）液体流动 速度突然改变，引起管道中压力产生反复的、急 剧的变化，这种现象称为水击（或水锤）。
二、危害
①水击现象发生后，引起压力升高的数值，可能达 到正常压力的几十倍甚至几百倍，而且增压和减 压交替频率很快，反复的冲击会使金属表面损坏， 打出许多麻点，轻者增大了流动阻力，重者损坏 管道及设备，使其产生变形，严重时会造成管道 的破裂。
3．膨胀过程(惯性作用)
压缩恢复过程结束后，液体并不能停止流动，在
惯性的作用下，液体还将以速度v 继续向容器内
流动，阀门N-N处液体首先减少，使其压力由p降 低到p-ph。因而液体密度减小，体积膨胀，管壁 相应收缩，同时液体的流动速度也降为零。这一 膨胀仍以水击波速度c向M-M断面传播,如图 （c） 所示。从阀门关闭时间算起，经过时间t 3L / c 后， 使管道中的液体都处于膨胀状态，压力比正常情
第九章水击
三、水击特性
(1)水锤压力实际上是由于水流速度变化而产生的惯性力。 (1)水锤压力实际上是由于水流速度变化而产生的惯性力。 水锤压力实际上是由于水流速度变化而产生的惯性力
当突然启闭阀门时，由于启闭时间短、流量变化快， 当突然启闭阀门时，由于启闭时间短、流量变化快，因而水锤压力往往 较大，而且整个变化过程是较快的。 较大，而且整个变化过程是较快的。
（9-6） （9-7）
（9-4） （9-5）
Eh ) Kf = ( 2 1 − µ c r1
100 K 0 Kr = r2
钢衬抗力系数， 式中 KS ——钢衬抗力系数，按式（9-2）计算， 钢衬抗力系数 按式（ ）计算， r=r1，为回填混凝土内半径，m； ，为回填混凝土内半径， ； Kh为回填混凝土抗力系数；Kf为环向钢筋抗力 为回填混凝土抗力系数； 系数； 为围岩单位抗力系数； 系数；Kr为围岩单位抗力系数；K0为岩石单位抗力 系数。 为隧洞开挖直径， 为混凝土泊松比； 系数。r2为隧洞开挖直径，m; µc为混凝土泊松比； 其他符号意义同前。 其他符号意义同前。
（9-1） ） 2 E w 1 + kr ——水的体积弹性模量。在一般压力和温度下， =2.06×106KPa 水的体积弹性模量。 水的体积弹性模量 在一般压力和温度下， w × E
a =
式中
Ew
水体密度， 水体密度 大小与温度有关，温度越高，密度越小， ρ W ——水体密度，大小与温度有关，温度越高，密度越小，一般 ρ W=1000Kg/m3 为声波在水中的传播速度， 为声波在水中的传播速度 一般为1435m/s; Ewρw ——为声波在水中的传播速度，一般为 压力管道半径， 压力管道半径 r ——压力管道半径，m; K——压力管壁抗力系数，不同材料管道，各取不同数值。 压力管壁抗力系数，不同材料管道，各取不同数值。 压力管壁抗力系数
水击的名词解释
水击的名词解释水击是指在液体管道中由于突然关闭阀门、快速关泵或其他原因引起的水流的冲击现象。
水击通常伴随着巨大的压力波、噪声以及可能的管道破裂或设备损坏。
这一现象不仅常见于日常生活中的供水系统和给水排水工程，也在许多工业领域中发生。
水击的发生原因可以从物理和工程角度来解释。
当液体管道中的流动状态发生突变时，液体的动能会突然丧失，产生超压现象，导致水击发生。
水击的原因包括管道突然关闭、泵的快速关停、闸阀闸板突然关闭、水流速度突变等。
水击现象并非仅仅是水管爆裂或水龙头噪声大的表面问题。
它也可能给管道系统带来许多隐藏的问题，如管道的振动和应力集中，设备的磨损和损坏等。
特别是对柔性管道而言，由于其较低的刚度，更容易受到水击的影响，因此在工程设计和运行中需要特别注意。
在日常生活中，我们常常会遇到水击现象。
当我们在家中使用水龙头，突然关闭水流，就会听到明显的噪音，这就是由于水击效应导致的。
同样，在供水系统中，当阀门关闭速度过快时，也会产生水击现象。
这不仅会给管道系统带来噪声问题，还可能对管道和水泵等设备造成损坏。
工程领域中，水击问题更加复杂且严重。
例如，在一座大型水电站中，当发电机组突然停机，液压系统急速关闭时，就会产生严重的水击现象。
这不仅可能损坏供水系统中的各种设备，还可能对整个水电站的运行安全造成威胁。
为了解决水击问题，工程师们采取了一系列的措施。
其中包括增加管道的刚度和强度，安装减压泄水装置，调整闸阀关闭速度，使用液压缓冲器等。
这些方法可以减缓或消除水击现象，并保护管道系统和设备的安全运行。
此外，研究水击现象对于改进水力学理论和工程实践也具有重要意义。
通过深入研究水击的发生机理和规律，可以优化管道系统的设计和运行方案，提高水力设备的工作效率，减少能源消耗和环境污染。
总之，水击是一种由于液体流动突变引起的冲击现象，它在日常生活和工程实践中都非常常见。
水击不仅会产生噪声和管道破裂等问题，还可能对工程设备带来隐藏的损害。
水击(水锤)
水击：又名水锤，在有压管道系统中，由于某一管路元件工作状态的改变，使液体流速发生急剧变化，同时引起管内液体压强大幅度波动的现象。
它是有压管道非恒定流问题中的一种。
管道中任一段面的流速、压强、液体的密度及管道直径，不仅与空间位置而且与时间有关。
它可能导致管道系统强烈震动、噪声和空蚀，甚至使管道严重变形或爆裂。
管道系统中阀门的急剧关闭及开启、水泵突然停机，以及在水电站运行过程中，由于电力系统负荷的改变而迅速启闭导水叶或闸阀等，都会产生水击。
具体到蒸汽管道，主蒸汽管道内疏水不彻底,残存有少量凝结水,高温蒸汽遇冷凝结,体积缩小，产生局部真空，水滴高速冲向真空区域,从而产生水击。
还有疏水管道内压力小于冷凝水的饱和压力造成了二次汽化，也是水击的原因。
解决的措施：1.按规程进行通汽操作，暖管之前打开疏水阀疏水，特别注意要缓慢开启阀门。
2.保持正常的疏水，及时排除冷凝水，避免汽水共存而发生水击。
3.稍微提高冷凝管操作压力，避免二次汽化。
水击water hammer有压管道中，液体流速发生急剧变化所引起的压强大幅度波动的现象。
管道系统中闸门急剧启闭，输水管水泵突然停机，水轮机启闭导水叶，室内卫生用具关闭水龙头，都会产生水击。
水击可导致管道系统的强烈震动，间接水击的计算需要知道流速随时间变化的关系，产生噪声和气穴。
掌握水击压强的变化规律对输水管道的设计，对消减水击的破坏作用，有很大的实际意义。
水击的基本问题是最大压强的计算，最大压强一般出现在发射波断面（如阀门处）。
水锤water hammer又称水击。
水(或其他液体)输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。
水锤效应是一种形象的说法.它是指给水泵在起动和停车时，水流冲击管道，产生的一种严重水击。
由于在水管内部，管内壁是光滑的，水流动自如。
当打开的阀门突然关闭或给水泵停车，水流对阀门及管壁，主要是阀门或泵会产生一个压力。
管道的水击现象及其防护
管道的水击现象及其防护水击现象是指由于管道中液体的突然阻塞或急剧减速引起的压力冲击现象。
水击现象不仅会对管道系统造成严重损坏，还可能对设备和人员安全造成威胁。
因此，了解水击现象的成因以及采取适当的防护措施是非常重要的。
一、水击现象的成因水击现象的成因主要有以下几个方面：1. 管道突然关闭或开启：当管道中的液体在流动中突然关闭或开启时，液体的动能会突然减小或增大，导致液体产生压力冲击，产生水击现象。
2. 泵站操作不当：在泵站操作中，若启动或停止泵的方式不合理，会导致液体流量突然改变，引发水击现象。
3. 变频控制系统故障：变频控制系统主要用于调节管道流量。
若系统出现故障，可能导致流量突变，引发水击现象。
二、水击现象的危害水击现象对管道系统以及相关设备和人员安全造成的危害是非常严重的。
下面是水击现象可能引发的一些危害情况：1. 管道破裂：由于水击现象产生的高压冲击力可能使管道发生破裂，导致液体泄漏，造成生产中断和环境污染。
2. 设备损坏：水击现象会对泵站及与之相连的设备产生不良影响，可能导致设备损坏、故障或提前寿命。
3. 人员伤亡：在水击现象发生的环境下，对人员安全构成威胁。
例如，当管道破裂时，喷出的高压液体可能对工作人员造成伤害甚至生命危险。
三、水击现象的防护措施为了避免或减少水击现象的发生，可以采取以下一些常见的防护措施：1. 安装减压阀或消声器：减压阀或消声器可以有效地减少管道中的冲击压力，降低水击现象的发生概率。
2. 慢启动系统：在启动泵站时，可以采用慢启动系统，使液体流量逐渐增加，避免突然的流量改变，减少水击风险。
3. 控制管道中的气体含量：管道中存在过多气体会增加水击现象的发生概率。
因此，保持管道中的气体含量在合理范围内，可以有效地预防水击现象。
4. 加装吸水阀：吸水阀可以防止液体回流，避免液体突然停止流动引发的水击现象。
5. 定期检查和维护管道系统：定期检查和维护管道系统，包括泵站、阀门、管道等，可以及时发现潜在问题并采取相应的修复措施，预防水击现象的发生。
55水击现象汇总
同时压力升高ph。然后相邻的另一层液体也停止了 流动，压力也相应升高ph。这种压力升高以水击波
的传播速度c由阀门N处一直向管道进口M传播。经 时间 t L / c 传到管道进口，这时整个管道中压力 都升高到p+ph。液体受到压缩，密度增高，管壁膨 胀，这是一个减速增压的压缩过程。
水击简介
一、水击现象
当液体在压力管道中流动时，由于某种外界原 因（如阀门的突然开启或关闭，或者水泵的突然 停车或启动，以及其它一些特殊情况）液体流动 速度突然改变，引起管道中压力产生反复的、急 剧的变化，这种现象称为水击（或水锤）。
二、危害
①水击现象发生后，引起压力升高的数值，可能达 到正常压力的几十倍甚至几百倍，而且增压和减 压交替频率很快，反复的冲击会使金属表面损坏， 打出许多麻点，轻者增大了流动阻力，重者损坏 管道及设备，使其产生变形，严重时会造成管道 的破裂。
由于流体的惯性作用，管中流体仍以速度v向下 流动，但阀门关闭，流体被阻止，于是又重复刚 才的过程。
五、水击压强计算
控制体轴向合外力： ( p ph )A pA ph A
控制体内流体轴向动量变化： m(v2 v1) Ac(dtA
Ac(dt)v
dt
Acv
得水击压强： ph cv
六、消除水击的措施
① 尽可能的延长阀门的启闭时间，缩短管道长度。
② 减小流速。（一般液压系统中最大流速限制在5～7m/s 左右,给水管网中3m/s）。
③ 采用过载保护，在可能产生水击的管道中装设安全阀、 调压塔、溢流阀和蓄能器等以缓冲水击压力。
④ 增加管道弹性，例如液压系统中，铜管和铝管就比钢 管有更好的防水击性能，或采用弹性较大的软管，如橡胶 或尼龙管吸收冲击能量，则可更明显地减轻水击。
水击现象名词解释
水击现象名词解释水击现象名词解释：一般来说，液体都具有粘滞性，同时它们在其中的运动还伴随着类似气泡上升时所产生的剪应力的粘性剪切力的作用。
因此当液体或气体运动时，若其速度比相邻物体的速度大，就会使其周围的空气受到压缩，并产生负压，这种现象称为水击。
通常把在弹性介质中受到超过介质强度下限的外力作用时，所产生的压缩现象称为高压弹性效应，而把在非弹性介质中受到外力作用时，所产生的压缩现象称为高压液化效应。
水击现象发生在粘滞性液体或固体的表面，但在真空或高压条件下也会发生，在机械加工和冶金过程中，液体或固体物料都会遇到水击现象。
造成液体或固体材料在表面上形成水击的原因很多，主要有：(1)毛细管吸附水击例如，水龙头在开启的瞬间由于温差变化而使水产生毛细管作用，由此而产生大量的水珠，在冷热的交替之中就形成了水击现象。
另外，像蒸汽机等设备，为了增大输出功率，往往在蒸汽管道中引入一些较粗的管子，称为“蛇管”，蒸汽在进入蛇管时，也会因摩擦产生大量的水滴，最终形成水击现象。
(2)外部压力水击液体在密闭的容器里或者是充满液体的真空容器里，当受到外部的压力，即静压力或者负压力作用时，液体会产生水击现象。
例如，在海底打井时，若不对井底的情况进行考察，而贸然下钻，就可能导致发生水击现象，使钻井无法继续进行。
(3)电离水击3)边界层的流动当液体从层状介质内部渗出时，在边界层处往往会发生剧烈的流动，这样就可能在边界层上形成水击现象。
例如，在地下采油过程中，如果注水不够均匀，那么在地层边缘的地方就有可能形成高压区，使边界层上移，从而形成水击现象，从而影响注水。
(4)电化学水击当水溶液中的各个离子不断生成和消失时，也会产生水击现象，例如，在电镀过程中，水溶液中的氢离子不断生成和消失，就会在阴极上形成电流，从而在阳极上产生氢气，这就是电化学水击现象。
(5)扩散水击当气泡向前运动时，如果受到流体的阻碍，这些气泡将被迫改变自己位置、减慢甚至停止膨胀；与此同时，已经达到平衡后正好稳定存在起伏波浪式振荡的小室壁又重新恢复活跃的激励源—微型涡旋（微团）。
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水击现象
水击是有压管道中的非恒定流现象。
当有压管道中的伐门突然开启、关闭或水泵因故突然停止工作，使水流流速急剧变化，引起管内压强发生大幅度交替升降。
这种变化以一定的速度向上游或下游传播，并且在边界上发生反射，这种水流现象叫作水击，交替升降的压强称为水击压强。
产生水击现象的原因是由于液体存在惯性和可压缩性。
水击现象的实质上是由于管道内水体流速的改变，导致水体的动量发生急剧改变而引起作用力变化的结果。
水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就象锤子敲打一样,所以叫水锤。
水流冲击波来回产生的力，有时会很大，从而破坏阀门和水泵。
水锤效应”是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。
当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力。
由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。
在水利管道建设中都要考虑这一因素。
相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
电动水泵合电压起动时，在不到1s的时间内，即可从静止状态加速到额定转速，管道内的流量则从零增加到额定流量。
由于流体具有动量和一定程度的可压缩性，所以，流量的急剧变化将在管道内引起压强过压或过低的冲击，以及出现“空化”现象。
压力的冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管子一般，称为“水锤效应”。
水锤效应具有很强的破坏作用，可导致管子的破裂或疮陷、损坏阀门和紧固件。
当切断电源而停机时，泵水系统的势能将克服电动机的惯性而命名系统急剧地停止，这也同样会引起压力的冲击和水锤效应。
为了消除水锤效应的严重后果，在管路中需要受到一系列缓冲措施和设备。
水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就
象锤子敲打一样,所以叫水锤。
水流冲击波来回产生的力，有时会很大，从而破坏阀门和水泵。
水锤效应”是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。
当打开的阀门突然关闭，水流
对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力。
由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。
在水利管道建设中都要考虑这一因素。
相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大
防止产生直接水锤破坏的措施
1）缩短压力管道的长度；
2）延长阀门关闭的时间；
3）由于水工建筑物布置的条件所限制，当压力管道的长度不能改变，可以在靠近阀门的地方修建调压井，缩小水击压强影响的范围，减小水击压强值
（2）水击波的传播和水击波速
水击是以压力波的形式在有限的管道边界内进行传播和反射的。
水击波的传播分为四个阶段，从伐门突然开启或关闭，使水流流速改变产生水击波，这是水击的第一个阶段，也是直接波。
水击波所到之处，管道内的流速和压强也随之发生变化。
当水击波传播到水库或水池或者回到伐门处，水击波将产生反射，这种反射的水击波称为间接波。
当水击波传播到水库或水池，水击波将发生反射，这种反射波是等值异号反射，即入射的是增压波，反射将减压波，反之亦然。
水击波传播到阀门处将产生等值同号反射，即入射的是增（减）压波，反射的也是增（减）压波。
由于摩擦阻力的作用，水击波在管道内的传播将逐渐衰减，最后达到平衡状态。
水击波在阀门和水库之间往返一次所需的时间，称为一个相长。
往返两次的时间称为一个周期。
式中a为水击波的波速，L为管道的长度。
直接水击：闸门关闭（或开启）的时间T s＜T（相长），即从水库反射的减（增）压波尚没有到达阀门处时，阀门已经关闭（开启）完毕，阀门处已达最大（小）水击压强。
间接水击：指闸门关闭（或开启）的时间T s＞T（相长），即从水库反射的减（增）压波已到达阀门处，阀门尚未关（开）完毕，使阀门处水击压强不能再升高（降低）到最大（小）。
由于直接水击压强远大于间接水击压强，破坏性较强，在实际工程中应尽可能采取措施，避免产生直接水击破坏。