midas NFX CFD模拟水锤效应

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，就像锤子敲打一样，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。

水锤发生时会产生很大的水锤压力，那么准确计算水锤压力大小对于我们避免或利用水锤显得尤为重要。
水锤压力的计算通常有理论公式手算和软件计算两种。

理论公式的计算中，以Joukowsky经典水锤计算公式为例：

其中，a表示水锤波速度

水锤波速度按照以下文献进行计算：

软件计算通常是指CFD软件，今天笔者通过midas NFX软件的CFD模块来计算水锤效应。

midas NFX软件的CFD模块请参考文章：

当midas NFX遇上CFD

1D CFD在NFX中的操作过程

1D CFD-水锤波传递过程动画

1D CFD-水锤压力传播的曲线图（阀门处）

3D CFD在NFX中的操作过程

3D CFD-阀门开启时稳定流的速度场

3D CFD-水锤波传递过程动画

3D CFD-水锤压力传播的曲线图（阀门处）

通过理论公式计算水锤压力得：

通过软件提取的水锤压力峰值为：△P=2.87MPa

理论公式和NFX CFD的相对差别为：2.5%

任何事物都有其两面性，水锤也是如此，可以对设备造成破坏，同时也能为我们所用，但是不管如何，准确计算水锤压力都是非常重要的。

本文通过理论公式和NFX CFD软件的计算水锤压力，两者相对差别在2.5%。

这里笔者用的是“相对差别”，并没有用“相对误差”的字样，因为两种计算方法并没有哪一个是绝对准确的，都或多或少地忽略了一些因素。软件可以帮助我们更好认识实际物理过程，从而丰富我们的公式；理论公式又反过来帮助我们优化软件。所以两者应该是相辅相成，而不是水火不容。

以上仅为笔者的一点思考，不足之处还请指教。