水锤作用

液压冲击（口语：water hammer; fluid hammer）是运动中的流体（通常是液体，但有时也是气体）被迫停止或突然改变方向时引起的压力波动或波动； 动量变化。 这种现象通常发生在管道系统末端的阀门突然关闭时，压力波在管道中传播。

这种压力波会导致重大问题，从噪音和振动到管道破裂或坍塌。 可以通过蓄能器、膨胀罐、稳压罐、排放阀和其他功能来减少水锤脉冲的影响。 可以通过确保没有阀门在流量大的情况下关闭得太快来避免这种影响，但是有很多情况会导致这种影响。

可以使用朱可夫斯基（Joukowsky）方程进行粗略计算，或者使用特征法进行更准确的计算。

公元前 1 世纪，Marcus Vitruvius Pollio 描述了水锤在罗马公共供水系统的铅管和石管中的作用。 水锤作用在它出现之前就被利用了。

公元 1238 年由格拉纳达的苏丹伊本·艾哈迈尔 (Nasrid Sultan Ibn al-Ahmar) 建造的阿尔罕布拉宫使用水坝来提水。 通过xxx个水库，水库被达罗河的一条河道填满，水通过一个大的垂直通道排入下面的第二个水库，形成一个漩涡，反过来推动水通过一个小得多的管道上升 6 米，同时大部分水排入第二个水库 ，稍大的管道。

1772 年，英国人约翰·怀特赫斯特 (John Whitehurst) 为英格兰柴郡的一户人家建造了液压油缸。 1796 年，法国发明家 Joseph Michel Montgolfier（1740-1810 年）为他在 Voiron 的造纸厂建造了液压油缸。 在法语和意大利语中，水锤的术语来自液压油缸：coup de bélier（法语）和 colpo d'ariete（意大利语）均表示水锤的冲击。 随着 19 世纪见证了市政供水系统的安装，水锤成为土木工程师关注的问题。 水锤作用也引起了研究循环系统的生理学家的兴趣。

尽管它在 Thomas Young 的著作中有所预示，但人们普遍认为水锤理论始于 1883 年德国生理学家 Johannes von Kries（1853-1928 年）的工作，当时他正在研究血管中的脉搏。 然而，土木工程师没有注意到他的发现。 Kries 的发现随后在 1898 年由俄罗斯流体动力学家 Nikolay Yegorovich Zhukovsky（1847-1921）、1898 年由美国土木工程师 Joseph Palmer Frizell（1832-1910）和 1902 年由意大利工程师 Lorenzo Allievi 独立推导出来 （1856-1941）。

流过管道的水具有动量。 如果流动的水突然停止——例如关闭流动水下游的阀门，压力会突然升高并产生冲击波。 在家用管道系统中，这种冲击波表现为类似锤击声的巨大撞击声。 如果压力足够高，水锤作用会导致管道破裂。 空气收集器或立管（顶部开口）有时会作为阻尼器添加到供水系统中，以吸收流动水造成的潜在破坏力。

例如，如果路径中的阀门关闭得太快，沿着隧道或管道流向水力发电站涡轮机的水可能会突然减慢。 如果有 14 公里（8.7 英里）、直径 7.7 米（25 英尺）的隧道充满水，水流速度为 3.75 米/秒（8.4 英里/小时），则代表大约 8,000 兆焦耳（2,200 千瓦时）的动能。 这种能量可以通过顶部开口的垂直调压井消散，水流入该调压井。 当水沿竖井上升时，其动能被转化为势能，从而避免了突然的高压。 在一些水力发电 (HEP) 站，例如密歇根州的萨克森瀑布水力发电厂，看起来像水塔的是一个调压鼓。

在住宅管道系统中，当洗碗机、洗衣机或马桶突然关闭水流时，可能会发生水锤现象。 结果可能会听到一声巨响、重复的撞击声（因为冲击波在管道系统中来回传播），或者有些颤抖。

水锤的其他潜在原因：

• 泵停止
• 一种止回阀，由于失去动力（例如泵停止）时管道中的流动反向而快速关闭（即，止回阀猛击）。 非紧急止回阀可用于减少压力波动。
• 填充具有限制的空管，例如部分打开的阀门或孔口，当管道快速填充时允许空气轻松通过，但一旦充满后压力增加，水会遇到限制。

当一些蒸汽在管道的水平部分凝结成水时，蒸汽系统中可能会发生蒸汽锤。