水击现象演示

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。

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。

（四水击实验一、实验目的要求：1、了解水击原理及水击产生的原因；2、了解水击清除的方法，水击的利用；二、实验装置：本实验仪器由恒压水箱、供水管、调压筒、水击室、压力室、气压表、扬水机出水管、水击发生阀、逆止阀、水泵、可控硅无级调速器、水泵过热保护器及集水箱等组成。

其装置如下图所示。

图1 水击装置图图中:1、恒压水箱2、扬水机出水管供水管3、气压表4、扬水机截止阀5、压力室6、调压筒7、水泵8、水泵吸水管9、供水管10、调压截止阀11、水击发生阀12、逆止阀13、水击室14、集水箱15、底座三、实验方法：1、打开供水开关；2、启动水击发生阀：启动阀11必须先向下推开，并使过水系统中的空气全部排出（打开调压筒截止阀可排出空气）。

然后松手，阀11就会自动地往复上下运动，时开时闭而发生水击。

3、测量水击压强：测量时，应全关闭阀10和4，且应关紧不漏水。

4、水击扬水实验：应全开阀4，全关阀10。

5、调压筒实验：应全关阀4，全开阀10。

6、流量调节：可通过调控可控硅无级调速器旋钮，改变流量大小。

7、其它注意事项：若供水管、压力室或阀10下部调压筒中的滞留空气未排净，或水质不洁等而导致逆止阀漏水，或集水箱水位偏低，都有可能使水击压强达不到额定值。

此时应按前述过程重新操作，或更换水质增加集水箱水量.四、实验原理：1、水击的产生和传播：水泵能把集水箱14中的水送入恒压供水箱1中，水箱1设有溢流板和回水管，能使水箱中的水位保持恒定。

工作水流自水箱1经供水管9和水击室13再通过水击发生阀11的阀孔流出，回到集水箱14。

实验时，先全关阀10和4，触发起动阀11。

当水流通过阀11时，水的冲击力使阀11上移关闭而快速截止水流，因而在供水管9的末端首先产生最大的水击升压。

并事水击室13同时承受到这一水击压强。

水击升压以水击波的形式迅速沿着压力管道向上游传播，到达进口以后，由进口反射回来一个减压波，使管9末端和水击室13内发生负的水击压强。

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。

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。

水击现象演示.史浴JI淫U上木k的;创"痞门片：二13%執HI岸対•灯昭E泳1、恒压供水箱；2、水击扬水机出水管；3、气压表；4、扬水机截止阀;压力室;6调压筒；7、水泵；8、水泵吸水管；9、供水管；10、调压筒截止阀;11、水击发生阀；12、逆止阀；13、水击室；14、集水箱；15、底座。

水泵7能把集水箱14中的水送入恒压供水箱1中，水箱1设有溢流板和回水管，能使水箱中的水位保持恒定。

工作水流自水箱1经供水管9和水击室13,再通过水击发生阀11的阀孔流出，回到集水箱14。

5、自循环水击综合实验仪如下图所示:实验时，先全关阀10 和4，触发起动阀11。

当水流通过阀11 时，水的冲击力使阀11 向上运动而瞬时关闭截止水流，因而在供水管9 的末端首先产生最大的水击升压，并使水击室13 同时达到这一水击压强。

水击升压以水击波的形式迅速沿着压力管道向上游传播，到达进口以后，由进口反射回来一个减压波，使管9 末端和水击室13 内发生负的水击压强。

通过阀11和12的操作过程观察到水击波的来回传播变化现象，即阀11关闭，产生水击升压，使逆止阀12克服压力室 5 的压力而瞬时开启，水也随即注入压力室内，并可看到气压表 3 随着产生压力搏动。

然后，在进口传来的负水击作用下，水击室13 的压强低于压力室5，使逆止阀12关闭，同时水击阀11 在负水击和阀体自重的共同作用下，向下运动而自动开启。

这一动作既观察到水击波的传播变化现象，又能使本实验仪保持往复的自动工作状态，即阀11开启，水自阀孔流出，又回到这一动作的初始状态，这样周而复始，阀11 不断地启闭，水击现象也就不断地重复发生。

通过逆止阀12、压力室 5 和气压表 3 组成水击压强的定量观察装置，随水击的每次升降压，通过逆止阀12 都向压力室 5 注入一定的水流，而压力室 5 是密闭的，这样就可从与压力室 5 相连的气压表 3 上测量压力室 5 空腔中的压强，如是逆止阀12 不开启时的压强就是产生的最大水击压强值。

清华大学水利水电工程系水力学实验室水 力 学流体力学课程教学实验指示书 管道水击现象演示实验原理简介z 水击现象是一种典型的有压管道非恒定流问题，在水击现象中，由于压强变化急剧，必须考虑流体的压缩性及管道的弹性。

水击现象可大致作如下描述：有压管道流动的流量突变→流速突变→由于流动的惯性，造成压强大幅波动→流体的压缩性和管道的弹性使波动在管道中以有限的速度传播。

z 以阀门突然关闭为例，将有一个增压、增密度、增管道断面积、减流速的过程从阀门向上游传播，压强、流速、密度、管道断面积的间断面在管道中运动，这就是水击波。

一. 水击波的压强增值z 在已知水击波传播速度c 的条件下，压强增量Δp 与流速大小增量Δ的关系为 v ΔΔp c =−v ρ.二. 水击波的传播速度z 水击波传播速度为 )d d 1d d 1(1p A A p c +=ρρρ. 式中 K p 1d d 1=ρρ，K 为液体的体积弹性系数，p A A d d 1 反映管壁的弹性，对于直径为 D 的圆管， δE D p A A =d d 1，其中E 为管壁材料的弹性系数，δ为管壁厚度。

于是 δρδρE DKK E D K c +=+=1/)1(1.若忽略管壁的弹性，即认为 ∞=E ，则 c Kp0==ρρd d ，为声波速度（水中约为1435 m/s ）。

所以δE DKc c +=10. 水电站引水管的 100≈δD ，. c ≈1000m/s 三. 水击现象的分析z 为了更清晰地说明水击波传播、反射、叠加的发展过程，考察上游水库与阀门间的长度为L 的直圆管（BA ）中因阀门A 突然完全关闭发生的水击现象，认为弹性力与惯性力起主要作用，忽略水头损失和流速水头。

在理解了水击波在A 处的正反射和B 处的负反射之后，可以列出 ，c L t/0<<c L t c L /2/<<，c L t c L /3/2<<，c L t c L /4/3<< 四个阶段水击现象的物理特性。

实验七管道水击实验一、实验目的及要求实验目的：通过本实验仪器的运转过程，观察水击波传播、水击扬水、调压筒消减水击等现象，以及水击压强的量测，加强对水击现象的感性认识。

实验要求：1．观察管道水击现象的发生、传播与消失过程，增强对水击现象的感性认识。

利用实测数据，计算水击波的传播速度。

2．量测水击引起的压强增量，加深对水击影响的定量认识。

3．通过调压室水位振荡现象的演示，以及使用调压室前后水击压强增量的变化情况，了解调压室消减水击压强的作用。

二、实验仪器水击与调压室现象演示设备如图。

供水箱有溢流装置，可保证实验水流为恒定流。

采用容易膨胀变形的橡胶软管作实验管段，大大降低水击波速，易于演示水击波传播过程，在实验管段的上、下游端部安装接触式指示灯，以显示水击波传播往复情况。

在胶管下游安装钢管，上装快速阀门。

在阀门前安装粗玻璃管以模拟调压室。

三、实验原理水击现象是一种典型的有压管道非恒定流问题，在水击现象中，由于压强变化急剧，必须考虑流体的压缩性及管道的弹性。

水击现象可大致作如下描述：有压管道流动的流量突变→流速突变→由于流动的惯性，造成压强大幅波动→流体的压缩性和管道的弹性使波动在管道中以有 限的速度传播。

以阀门突然关闭为例，将有一个增压、增密度、增管道断面积、减流速的过程从阀门向上游传播，压强、流速、密度、管道断面积的间断面在管道中运动，这就是水击波。

一、水击波的压强增值在已知水击波传播速度a 的条件下，压强增量∆p 与流速大小增量∆v 的关系为:v a v v a p ∆-=∆ρρ＝)(0二、水击波的传播速度水击波传播速度为：)11(1dp dA A dp d a +=ρρρ 式中K dp d 11=ρρ，K 为液体的体积弹性系数，dpdA A 1反映管壁的弹性，对于直径为D 面积为A 的圆管，δE D p A A =d d 1，其中E 为管壁材料的弹性系数，δ为管壁厚度。

于是 δρδρD E K KE D K a ⋅+=+=1)1(1若忽略管壁的弹性，即认为E =∞，则ρρd dp Ka ==0 为声波速度（水中约为1435m/s ）。

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。

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。