HAMMER 通常将按照沿管道的特定点处的浓度对空气或蒸汽体积进行建模。然而，如果空气在局部高点（通过空气阀组件，有时称为组合空气阀或 CAV）进入系统，则 HAMMER 可以模拟扩展的空气体积。

要启用此功能，从瞬时求解器计算选项，将是否运行扩展组合空气阀字段设置为 True。HAMMER 将跟踪气穴的范围以及由此产生的质量振荡和水柱加速度。HAMMER 仍使用 MOC 和弹性理论计算系统范围的解；其仅对最接近高点的管道使用刚性柱理论。这将产生更精确的解，而不会增加执行时间。

分支中的刚性液柱

当进入管道的空气量足够大时，水流动态从水力瞬变演变为质量振荡。因此，至少在空气附近，系统可以用刚性柱理论代替弹性方法来表示。除了提高计算效率外，刚性方法允许在简化假设的情况下，跟踪伴随水力坡度线变化的空气-液体界面，并且还可以更准确地跟踪动量。在与空气阀相邻的每个分支中考虑使用刚性柱，此柱延伸到位于下部高程的相邻节点，以便该分支向上朝空气阀倾斜。此外，假设液体表面是水平的，并且每个分支在其上端通过空气阀与管道的垂直平面相交而终止。

气穴由每个分支中覆盖刚性柱的部分组成，由于其密度低，气穴瞬间处于恒定压力。相邻节点为 M 路节点，其每个分支（除包含 AV 的分支外）都采用弹性理论处理。鉴于此背景，我们根据以下 (2M + 4) 个变量建立了每个相邻节点（假设为 An）的运动方程：每个 M 个分支中的水头和流量、刚性柱的水头和流量以及刚性柱的长度和液位。相应地，有 (2M + 4) 个方程，包括每个分支的特性和水头损失、An 处和水平表面处的连续性、刚性柱的动量守恒以及柱长度作为其液位函数。通过假设所有摩擦系数都很小，并且流量可以合理地近似于前一个时间步长的值来对这些方程进行迭代求解。

确定气穴属性

在处理上述刚性柱的过程中，上覆空气的压力由上一时间步长的值提供。在每个时间步长结束时，每个组成分支中的液位通常会发生变化，这反过来会导致总空气体积变化。同时，根据空气阀理论部分中所述的空气阀的操作模式，空气可以自由或在压缩状态下进入或离开阀门。为了确定管道中空气的体积、质量和压力，我们根据等熵气体定律和（空气）质量连续性，求解通过空气阀的质量流量的非线性方程。通过这种方式，在适当允许来自如下所述的任何完整分支的流量后，更新气穴属性并在后续时间步长中使用。

从满流分支转移液体

在任何时刻，空气阀的某些分支都可能充满空气，而其他分支拥有的空气量则高于刚性柱。因此，与弹性理论的情况一样，当流向空气阀的气流出现在一个满流分支中时，就会引起不确定性：通过空气阀的这一流入气流如何在现有气穴中分配？本质上，在弹性情况下执行的相同规则也适用于当前情况，如下所述：(i) 对于进入满流分支的入流，此分支仍是满的。(Ii) 来自满流分支的“过多”入流按其大小的比例分配给相邻分支的空气量。

弹性和非弹性方法之间的过渡

弹性（集中）模型适用于封闭管道充满液体或只有少量空气存在时。由于 HAMMER 是基于在充满流体的封闭管道网络中输送单个液体，因此该表示很容易集成到程序中；此外，对相邻节点的类型或高程没有限制。然而，弹性处理是矛盾的，因为空气体积有限，范围为零，因此液位被限制在不低于空气阀位置的管道高程。另一方面，非弹性（扩展）模型通过跟踪与空气阀相邻的每个分支中的上覆空气和液体之间水平界面的运动，对较大空气体积最有效。这样，液位不限于空气阀的高程作为下限。这种方法更难实施和可视化。此外，对相邻节点施加了多个附加约束，这些节点必须是连接组件（无需求），低于空气阀，并且恰好与一个空气阀关联（相邻）。

初始模型和首次过渡

在运行开始时，由于系统中通常没有空气存在，因此通常会调用弹性（集中）表示。如果采用刚性柱方法，HAMMER 会跟踪每个分支中的空气体积，以及虚拟水平液面的液位。一达到任何分支的过渡液位，所有分支都将使用刚性（扩展）模型。此液位选择为从空气阀到分支内相邻内部点的垂直下降的 10%。根据定义，在某个分支中的过渡液位被突破的瞬间，其他分支中的液位高于其各自的过渡液位。在过渡之前，分支中的流量应几乎恒定，而在过渡之后，液位从气阀的高度下降到过渡液位。在每个分支的所有内部和端点连续地适当转移排放物和压头至关重要。在用户通知中，有一条“在节点‘y’的时间步长‘x’，从 CONCENTRATED 过渡为 EXTENDED。” 形式的信息消息，指示已发生过渡。

气穴尺寸限制

在刚性方法中，基本前提是空气阀周围的每个分支管道都包含一个从水平表面延伸到相邻节点的液柱。如果空气大幅膨胀，使得界面朝相邻节点向下移动到排水边缘，HAMMER 会发出警告消息，冻结相邻节点高程处的水平表面，并继续跟踪体积（可能超过分支的体积）。警告消息的形式为“*** 警告：在空气阀‘y’的时间步长‘a’，连接到节点‘z’的分支已排干。”。

反过渡策略

如果调用刚性模型来模拟空气阀处的大气穴，则体积可能会随着分支中的液位降低而收缩，直到它们越过过渡液位。当所有液位都高于过渡液位时，瞬时解算器将恢复到弹性模型，并在用户通知中显示消息“在节点‘y’的时间步长‘x’，从 EXTENDED 过渡为 CONCENTRATED。”。在模拟过程中，这种过渡可能会反复出现多次。应该注意到，由于所采用的标准，过渡发生时气穴的瞬时体积确实是可变的。在刚性（扩展）阶段，沿每个分支的流量是恒定的，而水头从相邻节点到水平表面是线性的，从那里它平行于管道，直到空气阀处的峰值。