刚性模型假定管道不可变形且液体不可压缩；因此，系统流量控制操作只会影响瞬时流量的惯性方面和摩擦方面。根据这些考虑因素，可以使用连续性方程来证明任何系统流量控制操作都会导致整个系统出现瞬时流量变化，并且液体作为单一质量在管道内行进，从而导致质量振荡。如果跨截面的液体密度和管道恒定，则所有截面的瞬时速率都相同。

这些刚性假设可得出易于求解的常微分方程；但是，其应用仅限于喘振分析。牛顿第二运动定律足以确定刚性水体在质量振荡期间的动态水力特性：

dH = f (L/D)(V|V|/2g) + (L/g) (dV/dt)

如果已建立恒稳态流量条件，即 dV/dt = 0，则此方程可简化为达西-维兹巴赫公式，以计算随管道长度变化的水头损失。如果由于流量控制操作而未建立恒稳态流量条件，则需要确定三个未知系数：H ₁ (t)（左侧水头）、H ₂ (t)（右侧水头）和 V(t)（导管中的瞬时流速）。要确定这些未知系数，工程师必须知道管道两端的边界条件。

使用基本刚性模型方程，可以确定每个瞬间的水力坡度线。该线的坡度指示管道两端之间的水头损失，这也是客服管道中的摩擦损失和惯力所需的水头。对于阀门关闭导致的流量降低 (dQ/dt < 0)，坡度会减小。如果阀门已打开，则坡度会增大，从而可能出现真空条件。坡度变化与流量变化成正比。通常，刚性水柱理论 (RWCT) 计算的最大水头包络曲线为直线，如下图所示。

图 14-4：静态和恒稳态 HGL 与刚性和弹性瞬时水头包络曲线

刚性模型在水力瞬时分析中的应用有限，因为产生的方程无法准确对快速流量控制操作导致的压力波进行建模。刚性模型适用于较慢的喘振或质量振荡瞬变，如波传播和特征时间中所定义。HAMMER 仅在某些情况下利用刚性柱理论（请参阅扩展组合空气阀理论）。