
【化】 water hammer
Adam's ale; Adam's wine; liquid; water
【化】 water
【醫】 a.; Aq.; aqua; aquae; eau; hydr-; hydro-; hydrogen monoxide; water
【經】 water
hammer; hammer into shape
【化】 hammer
【醫】 hammer; mallet
水錘(Water Hammer)是流體力學中的專業術語,指液體在管道内流動時因閥門突然關閉、泵機停止或流體方向驟變引發的壓力沖擊現象。該現象由英國工程師威廉·蘭金(William John Macquorn Rankine)于19世紀首次系統研究,其物理本質是流體動能轉化為壓力波,導緻管道震動、噪音甚至結構損壞。
核心機制:當流體受阻時,慣性作用使流體産生逆向沖擊波,壓力瞬時升高可達正常值的4-5倍。美國機械工程師協會(ASME)标準B31.1指出,這種瞬态壓力可通過焦普金斯公式計算: $$ Delta P = rho c v $$ 其中$rho$為流體密度,$c$為聲速,$v$為流速變化量。
工程影響:世界衛生組織《飲用水安全指南》強調,水錘效應可能造成管道接頭失效、儀表損壞及衛生污染,在核電站冷卻系統等關鍵設施中尤為危險。中國《給水排水設計手冊》建議通過安裝緩閉止回閥、調壓塔或膨脹節等裝置進行防護。
行業應用:美國環境保護署(EPA)在市政供水系統規範中,要求直徑300mm以上管道必須配置水錘消除器。英國水力研究協會(HR Wallingford)實驗數據顯示,合理設計的空氣室可降低80%以上壓力波動。
水錘(又稱水擊)是流體力學中的一種現象,指液體(如水)在管道輸送時,因流速突然變化導緻壓強急劇波動,并伴隨沖擊波的現象。以下是詳細解釋:
水錘通常由以下原因引發:
根據壓力變化方向可分為兩類:
水錘現象的核心是液體慣性與壓力突變的相互作用,需通過合理設計和操作降低風險。如需更完整信息,可參考流體力學相關文獻或工程手冊。
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