Вода имеет высокий объемный модуль упругости и поэтому считается несжимаемой. Однако иногда в сетях трубопроводов аквапарков возникает столь же нежелательное, сколь и вредное явление, тесно связанное со сжимаемостью воды. Оно называется гидроударом.

Гидроудар возникает в трубопроводах аквапарка при сильном избыточном давлении из-за резких колебаний потока. Вследствие этого явления трубы подвергаются пагубным воздействиям, от деформации материалов вплоть до их разрыва.

Конкретные ситуации, в которых целесообразно учитывать данную сжимаемость, поскольку они могут вызвать явление гидравлического удара, следующие:

— Когда сеть за короткий промежуток времени переходит от значительного потока воды к нулю. Например, этот переход происходит при срабатывании запорного или регулирующего клапана, либо при остановке насоса.

— Когда, обратно к предыдущей ситуации, сеть переходит от нулевого потока воды к значительному. В этом случае это произойдет при запуске насоса.

Но давайте проанализируем явление с качественной точки зрения:

От резервуара (T) идет трубопровод, который имеет запорный клапан (CV) на нижнем конце. И вода, и трубопровод подвержены деформации при изменении давления.

Первоначально (момент t=0) запорный клапан открыт, поэтому по трубе циркулирует поток (Q) с определенной скоростью (v).

Зеленая линия представляет линию нагрузки трубопровода, когда резервуар опорожняется.

Теперь в определенный момент времени (t=t1) запорный клапан мгновенно закрывается, что прерывает поток.

С этого момента (t>t1) кинетическая энергия жидкости начинает преобразовываться в потенциальную энергию, которая в свою очередь вызывает избыточное давление (ПД), сжимающее воду и расширяющее трубу. Волна избыточного давления распространяется от закрытого клапана вверх по потоку со скоростью (а) и деформирует трубу (участок трубы, деформированный сжатой водой, показан красным цветом).

Когда волна давления достигает резервуара, вся труба подвергается избыточному давлению. В этот момент (t=t2) происходит отражение волны, т. е. волна давления начинает продвигаться вниз по потоку.

С данного момента (t>t2) отраженная волна распространяется вниз по течению, вода отступает обратно в резервуар, а труба сжимается и возвращается в исходное положение.

Когда волна давления достигает запорного клапана (t=t3), вся вода в трубе течет в резервуар, и вся труба сжимается и восстанавливает свой первоначальный размер.