3 知乎上的教程

知乎上教程：笔者大四工科狗一枚，刚刚做完毕设，题目是管路的水锤分析，老师让用AFT impulse做一个仿真，分析水锤现象。在国内，这个软件相对较为小众，关于这个软件的介绍太少，又缺乏一些实例，知网万方的论文，侧重于分析结果而非建模，我为做此毕设，颇费了些许周折。现在想趁着毕设刚刚结束，这些东西还没忘干净，把impulse的一点建模经验分享给大家。

0 AFT impulse软件

这张截图取自AFT impulse在中国的代理商— —北京市艾思弗计算机技术有限责任公司的官网上，目前发布的是6.0版本，笔者用的是5.0，这两个版本发布间隔相差仅一年，足够用了

这里分享艾思弗上对应的链接AFT Impulse管道系统水锤分析软件
AFT是Applied Flow Technology，它包含了一系列流体计算软件，比如AFT impulse，AFT Fathom，AFT Arrow等等，详情可参考AFT官方链接Pipe Flow Software | Applied Flow Technology。其中，笔者用到的impulse是专门计算管道中水锤产生的瞬态压力及其他参数的计算软件。
下面进入重点，如何搭建一个模型，笔者以某电厂的冷却水系统为例，对其阀门突然关闭情况下，管路系统的水锤进行仿真

1 impulse5的工作空间

impulse这个软件和MATLAB里面的simulink很类似，原理上都是仿真，使用方法都是将工具栏里面的元件拖拽到工作空间区域，然后设置好元件的基础参数。但是由于不同流体的基本属性对会拥有不同的流动过程，所以第一步还是要设置好流体参数。点击上图的小对勾，弹出checklist对话框，impulse中完成一个系统的建模需要5项准备工作，分别是定义稳态控制，定义流体系统属性，定义所有管路与节点，管长歩段的选取以及定义瞬态控制。如下图所示，该对话框可以检测这5项准备工作是否完成好，完成的项目前面会显示对勾，如果均完成，即可运行。一般第一项定义稳态控制是系统默认完成的。鼠标点击这个惊叹号的标题，就可以直接跳转到对应的设置里。
准备工作检查表

点击第二个（或者由菜单栏的Analysis->System Properties），定义流体属性
菜单栏进入系统属性

2 定义流体

选择AFT Standard里面的1大气压下的水的model，输入温度21摄氏度，软件自动计算处其他参数。可以看到，Standard库里面还有许多其他的model。注意，在这个版本的impulse里面，需要使用者必须输入的数据都经过高亮处理，还是十分方便的，当然这个设置也可以自己取消。

3 绘制模型

定义好了流体属性，接下来就需要定义管路和节点了，将元件拖动至窗口如下图所示

这是impulse中简化的冷却水系统流程，虹吸井位置高于进口水池，所以需要进口水池处需要布置水泵

4 设置系统单位

在设置参数前，先将系统单位由默认的美制改为公制，以避免换算。要点击apply。菜单栏Tools->Users Options
设置单位

5 模型参数设置

参数设置如下图所示
进口水池J1：

出口虹吸井J2：

水泵参数J3：

阀门关闭过程J4：

管路参数P1：——确认explicit friction factor是否是糙率。选择海曾威廉系数靠谱一些。

管路参数P2：

管路参数P3

6 设置计算步长

参数设置好后，可以选取步长，一般为自动计算，确定即可
歩段选取与精确度有关，歩段划分越细，精确度越高，计算量也越大
最后瞬变流控制，选取分析时间0-15s

瞬变流控制

7 运行

运行窗口

8 查看输出

运行结束后，右下角的View Output按钮，可以看到表格式输出文件，这些数据为水力过渡过程初始时刻的状态参数。
View Output

点击Graph Results窗口，可以选取自己想看到的图形输出
Graph Results

笔者选择阀门后压力、流速，水泵后水头，流速随时间变化曲线，
水泵后水头

阀门后压力

水泵后流速

阀门后流速

可以看到关阀结束时刻，管路流速降为零，水泵后由于阀门关闭而产生巨大的水头，阀门后则产生关阀水锤的压力脉动。