一 实验目的
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。
2、 观察水击压强，加深对水击作用与影响的认识。
3、 了解调压室消减水击压强的作用。
三 实验原理与公式
1、 水击现象
在有压输水管道中，由于某种外因（如阀门突然关闭，水泵机组突然停车等）使得水的流速发生急剧改变，从而引起压强急剧升高或降低的交替变化，这种水力现象称为水击或称水锤。
1） 水击压强
如图2（a）所示，在一定水头作用下，如果A断面处阀门开度不变，管中水流是恒定流。当阀门突然关小时由于水体的惯性和压缩性，靠近阀门的水体受到压缩，密度增加，压强迅速增加Δp,此增值即为水击压强，相应々的水头增值为Δh,公式如下 Δp=ρc(ν。―ν)
Δh=Δp/γ=c(ν。―ν)/g
式中 ρ为水的密度，γ为水的重度，ν。为阀门关闭前的管中流速，ν为阀门关闭水击波通过后的流速，c为水击波在管中的传播速度。
2） 水击的传播速度
水击波的传播速度c与液体的压缩性和管壁的弹性有关。当水温在10℃左右，压强为1—25个大气压时
C=
式中 D为管径，δ为管壁厚度，K为水的体积弹性模量，E为管壁的材料弹性模量。对于一般钢管 D/δ≈100 K/E≈0.01 则C约为1000m/s
3） 水击〇波的传播过程
一般分为4个阶段，如图2（b）中的①②③④所示，图中管道末端A处是阀门，上游B端是水库。忽略管道高度变化及水头损失等次要因素的影响。
图2 水击波的传播过程示意图
① 第一阶段 当阀门在t=0时突然关闭，A断面处的水击增压Δh以速度C向B断面传播。当t=L/C时到达B断面。此时全管流动停止，压强普遍增高，密度加大，管壁膨胀。
② 第二阶段 B断面上游水库体积很大，水库水位不受管道流动变化的影响。B断面上游側的压强受水库水位制约而保持不变，在压差Δh作用下使B处的静止水体产生一个流向水库的反向流速。同时管中压强降到原来的压强。被压缩的水体和膨胀了的管壁都恢复原状，此为从水库反射的减压波，从B端开始以波速c向下游传播。在t=2L/C时，全管压强、密度和管壁都恢复原有状态，但管中有一反向流速。
③ 第三阶段 在A端由于阀门关闭，反向流速变为零。A端水体增速ㄨ减压Δh，密度减小、管壁收缩。这个增速减压波以波速c从阀门向上游传播,在t=3L/C时到达B端。
④ 第四阶段 B端压强比水库水位低了Δh，水流又向下游流动，增压波以波速c向下游传播。在t=4L/C时，全管压强、水体密度、管壁都恢复原有状态，但仍有一个向下游的流速，水流情况与t=0时完全一样。
2、 调压室
在较长的管道中设置调压室可以降低水击压强，阀门调节时间T比相长(t=2L/C)愈大，水击增压就愈小。设置调压室就是缩短了管道长度L，从而减小了相长t值，亦即提高了T/t的比值，因而降低了水№击压强。由于调压室具有一定的贮水容量，这一边界条件使水击压强得到释放而大幅度降低，并限制水击波向上游传播。
四、实验步骤
1、启动水泵，慢慢打开供水※调节阀门，待供水箱溢流后，打开泄水阀门，使管道处于稳定泄流状态，关闭调压室阀门。
2、观察记录测压管水头，快速关闭泄流阀门，产生水击现象，观察测压管水头的变化，由于水击波传播使橡胶软管呈现膨胀凸起变化，凸起处将电源接通使指示灯发亮，软管上、下游指示灯的亮灭显示水击波的传播过程。
3、 改变泄↑水阀门的关闭速度，观察测压管水头的变化。
4、 打开调压室阀门，待水流稳定后，重复步骤2观察测压管水头的变化并与关闭调压室阀门时的现象进行比较，分析调压室对消减水击压强的作用。
5、 实验完毕，切断电源，关闭供水调节阀门，打开调压室及泄水调节阀门。
五、注意事项
1、整个实验过程供水箱保持少量溢流，溢流量太大会使供水箱水位波动大。
2、存水【箱的水位不能太低，在不做实验时◥其水位距上沿3-4cm。
六、思考问题
1、阀门关闭速度对水击压强有何影响？为什么？
2、设置调压室为什么会降低水击压强？
