船舶压力注水管道水锤及防护措施研究

雷威，程舟济，潘永军，彭贝

（武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430064）

在船舶压力注水管道中，由于海水流动速度的突然变化导致管道中产生急剧的压力交替变化的水力撞击现象，称为水锤。就本质而言，水锤就是管道瞬变流动中的一种压力波，它的产生是由于管道某处的流速发生了急剧改变，从而导致该处的压力产生突然跃升或下跌，这个压力的瞬变波就是水锤。在船舶压力注水管道注水过程中，压力管道中的阀门快速关闭时，由于水锤现象，管道内的海水压力会迅速变化，可能上升至正常工作时压力的几倍甚至是几十倍。

由于船舶压力注水系统管道长、水力条件复杂、阀门启闭频繁，水锤在船舶压力注水管道中产生的振动不仅会对管道产生危害，当管道内产生周期性的压力波动时，将有可能引发系统的共振，对系统和设备的稳定构成了严重的威胁。曹云等研究了管道中因球阀关闭引起的直接水锤，使用流体力学计算软件进行了管道水锤三维建模和模拟。方成跃等研究了波速变化对管道内水锤压力波幅值与周期的影响。易平研究了各种工况下的关阀时间与水击压力的关系。

本文采用Flowmaster软件对船舶压力注水管道系统进行建模，对水锤的产生过程进行模拟，讨论关阀时间对水锤的影响，并提出压力注水管道水锤的两种防护措施。

1 管道水锤的基本理论

水锤波速作为管道内压力波的重要参数，对压力波的影响主要体现在压力波幅值与传播周期两个方面。……