Это явление связано с резким возрастанием давления, способно вызвать аварийную работу систем. Обычно связано с затеканием жидкости в тупиковые каналы или резким прекращением движения потока жидкости. Схема процесса представлена на рис. 6.1.
Если это упругая идеальная колебательная система, то этот процесс повторится и будет длиться бесконечно. В действительности быстро затухает из-за диссипации энергии. При гидравлическом ударе происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию деформации трубопровода и энергию деформации жидкости.
Ек = Едт + Едж (6.1)
Здесь R – радиус канала, V0 – скорость потока жидкости. Мы рассматриваем жидкость как сжимаемую среду, но с другой стороны эти изменения плотности столь малы, что мы можем этим пренебречь. Энергия деформации определится по (6.3):
Для трубопровода:
По Ламэ определим максимальные тангенциальные напряжения:
После преобразований получим (6.4):
Подставляя 6.2, 6.4 и 6.5 в 6.1, после преобразований получим (6.6):
Впервые это выражение получено Н.Ф. Жуковским. Если считать, что трубопровод абсолютно жесткий, то получим более простую формулу для оценки максимального давления при гидроударе: