HAMMER 中的空气阀

空气阀安装在管线上的局部高点处，以便在水头降至管道高程以下期间空气能够进入系统，并在液柱开始重新接合时从系统中排出空气。管线中存在的空气会限制临近阀门的亚大气压力，以及距任一端一定距离的亚大气压力，如剖面图中所示。如果空气压缩到足以延缓液柱相互撞击，则空气还会降低瞬时高压。

在 HAMMER 中，恒稳态（初始）运行与实际瞬时模拟一起进行。本帮助主题的第一部分介绍恒稳态行为（有关更多详细信息，请参阅 WaterGEMS/WaterCAD 帮助）。剩余部分介绍瞬时模拟中的行为。

帮助主题空气阀理论介绍 HAMMER 瞬时分析中使用的理论和数值方法。

初始条件（恒稳态或 EPS）

将空气阀用于瞬时保护目的时，空气阀在模拟期间通常处于关闭状态，以建立初始条件（恒稳态或 EPS）。空气阀处的压力高于大气压力，并且节点充当节点。在极少数情况下，用户需要对初始条件下处于打开状态的空气阀进行建模，这时需要注意以下几点：

是否将空气阀视为节点属性必须设置为 False。请注意，只有在初始条件（恒稳态或 EPS）下，才能将空气阀视为节点；在瞬时模拟期间，始终将空气阀视为空气阀。
如果空气阀在初始条件计算（恒稳态或 EPS）期间打开，那么下游侧的水力坡度可能小于管道高程。这可能显示为绘制在管道下方的水力坡度线。这应解释为流量未满的压力管道。在水力坡度线高于管道处，将恢复满流。
由于空气阀在恒稳态或 EPS 运行期间可能会切换状态，因此它们可能会导致模型不稳定，尤其是当系统中有许多空气阀时。为了提高初始条件的稳定性，需要强制部分阀门关闭。这可以通过对需要保持关闭的阀门将是否将空气阀视为节点属性设置为 True 来实现。
如果空气阀的所有上游水泵在恒稳态或 EPS 运行期间均关闭，则该区域的压力子管网将断开，并且模型会针对该临近区域的所有节点发出警告消息，指明它们已断开。
在初始条件下打开的空气阀需要具有定义用于瞬时分析的初始空气容积。可能还需要检查相邻管道的摩擦系数，因为由初始条件计算计算得出的水头损失可能不是真实的水头损失。可能需要手动指定初始条件（通过将是否指定初始条件?瞬时求解器计算选项设置为 True（有关详细信息，请参阅计算选项主题），然后在属性编辑器中为分组到瞬时初始下的字段手动键入值）。

如果遇到上述挑战，用户应考虑将系统端接到高点，并使用水库或排放到大气节点来代替空气阀。此方法通常对于瞬时模拟是可接受的，因为瞬态波不会传播到空气阀上形成的气隙之外。

瞬时模拟

在瞬时模拟期间，始终将空气阀视为空气阀。空气阀的行为方式有以下两种：

压力低于大气压 - 空气阀将打开并工作，以在空气阀的临近区域维持零压力。允许空气进入系统。
压力高于大气压 - 如果先前累积了气穴，空气将开始从空气阀中排出（除非使用真空断路器类型）。所有空气完全排出后，空气阀将关闭并充当节点。

管线中存在的空气会限制临近阀门的亚大气压力，以及距任一端一定距离的亚大气压力，如 HAMMER 剖面图中所示如果空气压缩到足以延缓水柱相互撞击，则空气还会降低瞬时高压。

注：管线上更远处仍可能出现低压或亚大气压力；空气阀组件只提供局部保护。

通常，空气入口孔口足够大，以允许吸入自由空气并避免由于音速限制而限流。如果空气入流孔口太小，模型可能会在剖面图动画中显示水力坡度降至空气阀的物理高程以下（负压）。使用小孔口限制空气出流将导致空气在管道内压缩，并减缓水柱崩塌。

如果没有空气阀，亚大气压力（例如由应急水泵关闭导致）会导致污染物被吸入到系统中，薄壁管道会崩塌并形成蒸汽气穴（因此水在如此低的压力下会沸腾），随后崩塌或损坏水泵叶轮。

但是，在使用空气阀必须小心谨慎，因为气穴崩塌时会导致极端高压喘振。这意味着当太快排出空气阀内的空气时，相邻管道中的水柱会快速相撞，并且力会导致出现严重瞬变。这与水柱撞上关闭的阀门时出现的喘振相似，不同的是，在这种情况下两条水柱的动量会相互碰撞，而不会出现阀门关闭时的延迟。但是，如果空气无法以足够快的速度排出，空气出口孔口太小也会导致出现问题。因此，必须谨慎选择适当的空气阀类型和尺寸，以避免导致比未使用任何阀门时更严重的瞬变。通常，使用三动式空气阀有助于防止该问题，因为这种空气阀可限制出流孔口的大小（通常是使用浮球阀）。

以下 HAMMER 属性描述瞬时模拟期间的空气阀行为。有关各种类型的详细信息，请参阅确定要使用的空气阀类型。

缓闭式空气阀

关闭时间：对于空气阀，假定为绝热压缩（即，气体定律指数 = 1.4）。只有在空气开始从管道中排出时，阀门才开始相对于面积以线性方式关闭。如果空气随后重新进入，阀门将再次完全打开。空气已排出后，液体可能会在一段时间内通过此阀门排放。
直径(空气出流孔口)：空气出流孔口（空气通过其从管道中排出的孔口）的直径。

双动式空气阀

空气容积(初始)：在模拟开始时，阀门附近的空气容积。默认值为零。如果容积为非零，则压力必须为零。
直径(空气入流孔口)：空气入流孔口（空气通过其进入管道的孔口）的直径（当管道内部压力小于大气压力时）。此直径应足够大，以便允许空气自由进入管道。默认情况下，此直径为无限值（即，空气入流不受任何限制）。
直径(空气出流孔口)：空气出流孔口（空气通过其从管道中排出的孔口）的直径。默认情况下，此直径为无限值。

三动式空气阀

空气容积(初始)：在模拟开始时，阀门附近的空气容积。默认值为零。如果容积为非零，则压力必须为零。
切换出流孔口大小的触发器：选择瞬时求解器是根据过渡容积还是过渡压力，从空气出流大孔口切换到空气出流小孔口。
过渡压力：空气阀处的局部内部系统空气压力，当高于此压力时，瞬时求解器将从使用空气出流大孔口切换到空气出流小孔口（以便最大限度减少瞬变）。
过渡容积：空气阀处的局部空气容积，当低于此容积时，瞬时求解器将从使用空气出流大孔口切换到空气出流小孔口（以便最大限度减少瞬变）。此容积通常对应于空气阀主体的容积。
直径(空气出流小孔口)：空气出流孔口（空气通过其从管道中排出的孔口）的直径（当局部空气容积小于过渡容积 (TV) 或空气压力大于过渡压力 (TP) 时，具体取决于用于切换出流孔口大小的触发器）。此直径通常足够小，以便压缩注入的空气，这有助于防止出现极端瞬时压力。通常，在空气释放的最后一个阶段切换到空气出流小孔口之前，空气会在一段时间内从空气出流大孔口流出。
直径(空气出流大孔口)：指的是当空气容积大于或等于过渡容积 (TV) 或空气压力小于或等于过渡压力 (TP) 时空气的排量（具体取决于用于切换出流孔口大小的触发器）。此直径通常足够大，以便空气出流几乎不受限制。通常，在空气释放的最后一个阶段切换到空气出流小孔口之前，空气会在一段时间内从空气出流大孔口流出。
直径(空气入流孔口)：空气入流孔口（空气通过其进入管道的孔口）的直径（当管道内部压力小于大气压力时）。此直径应足够大，以便允许空气自由进入管道。默认情况下，此直径为无限值（即，空气入流不受任何限制）。

真空断路器空气阀

直径(空气入流孔口)：空气入流孔口（空气通过其进入管道的孔口）的直径（当管道内部压力小于大气压力时）。此直径应足够大，以便允许空气自由进入管道。默认情况下，此直径为无限值（即，空气入流不受任何限制）。