引言：近年来，随着社会经济的发展，火灾事故越来越频繁和严重。火灾会造成人员伤亡和财产损失。我国是世界上火灾发生次数最多的国家之一。目前国内外对于不同类型的自动喷水灭火系统对于水锤造成的影响规律研究很少，因此需要引起重视。
1.自动喷水灭火系统设计
1.1系统布置
自动喷水灭火系统中消防泵和控制系统的布置形式如图2所示。消防泵是控制消防水泵流量的重要机械设备，与自动喷水灭火系统息息相关。对于大型建筑应设置火灾自动报警系统（SCADA)，采用独立式消防泵和压力控制柜进行消防控制和联动。如图3所示。供水系统包括自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统、火灾联动控制系统三个部分。各部分均独立运行。当火灾发生时会对不同区域内的防火分区、建筑物内建筑面积等进行划分从而实现消防联动、报警等功能。设置消防水泵系统后可以有效地保护空间内消防设施不受损失，设置自动喷水灭火系统后可以有效地保护建筑面积不大的消防设施不受损失，设置消防车供水设施可以有效地保护建筑内消防设施不受损失，设置自动喷水灭火系统后可以有效地保护建筑内建筑物内不受损失。
1.2流量和喷头模型
当压力损失大于流量损失时就会引起水锤。目前国内的自动喷水灭火系统采用喷头流量（P）模型。根据流体力学原理和实际工程中常用的压力损失公式，假定液体从进水口通过后从出水口向出口方向前进时发生偏转，即喷头喷射时流体不在进水口处停留。根据流体力学原理，流体在流经喷嘴处时其湍流、旋转和激振现象都会产生明显降低。因此要对各喷流量进行模拟计算，结果表明喷头速度梯度是由喷头孔径大小所决定的。根据流体力学原理和实际工程需要，可将喷头孔径取为不同口径。由于孔径大小与喷头面积有关，所以根据孔径小于喷面宽度时喷枪喷射率的大小来确定喷头孔径。
2.水锤效应研究
2.1水锤效应分析
由上可知，喷水法产生了一个以水带为半径区域内的水锤。当速度增加时水带的边缘会出现一个与速度方向相反的圆形结构。随着速度增加，这种圆形结构会更加严重。以上述系统为例，当喷水方向与速度相反时，水带开始产生水锤力。当速度达到一定值后其力开始增强。当速度达到峰值后由于喷头速度逐渐下降而产生水锤效应。为了探究水锤效应对自动喷水灭火系统参数影响规律，本文以水泵流量为参考点进行了系统分析。对于不同类型灭火系统而言存在一定的相似工况条件，所以不考虑其他因素。
2.2水锤效应对喷头水流动力学模型的影响规律
根据上述分析可知，在不同的喷水方式下，喷头水流动力学模型都会产生不同的变化。随着水锤效应的发生，喷头水流动力学模型在不考虑水锤影响的情况下，可以用流量函数形式表达为：式中：E是喷出流量对系统总流量的贡献（t);k是喷头出口点距离地面高度（m);L是水流速度。在水锤影响下，喷头流场产生了较大变化。在不同喷水方式下所产生的水锤效应很小，当消防泵流量为100L/s时，对系统总流量影响最小。而当消防泵流量大于100L/s时，对喷头流场的影响明显增大[1]。
2.3不同水力参数下系统变化趋势
2.3.1泵流变化
在水力性能方面，水泵的流量和压力均随水力参数变化而变化。模拟结果表明，随着水力参数的增大，泵流量和压力对自动喷水灭火系统水力性能产生变化趋势。其中当泵流量过大时，压力随着水力参数增加而增大且大于压力。在这种情况下泵流量随水力发电功率增加，泵流量越大，喷水量越大。泵流量越大，喷射时间越短。在这种情况下泵流量和压力对自动喷水灭火系统水力性能的影响越来越小。由于喷射时间是系统水力发电功率增大产生的动力作用于泵流量较大处而产生的效果，因此当喷射时间小于20s时，喷水量、压力与喷射时间几乎呈线性变化趋势，当喷射时间大于30s时喷射压力下降明显，水锤对喷水量产生的压力作用减少。并且水力发电功率降低或水流变得缓慢，有利于水力发电功率在系统中合理分配以满足系统所需电力需求。因此，自动喷水灭火系统设计时应充分考虑其对水力性能的影响。
2.3.2水力参数为2系统变化
对于自动喷水灭火系统而言，保持较低水力参数时，保持压力或流量时系统对水力性能的响应最优。首先对其水流的流态和喷射时间进行优化分析，其次引入了压力、流量、压力峰值等作为参数使其可用于自动喷水灭火试验中。将模拟数据与实测数据进行对比得到仿真结果与实际模拟结论具有较好一致性，但是随着模拟手段与试验装置的不断改进和优化，模型也在不断发展和完善中。本文只是对水力性能参数进行了研究，并没有改变自动喷水灭火系统对水力性能特性的影响分析[2]。
2.3.3不同种类的泵输出水力参数影响
当泵输出水力参数分别为：流量20kg/s、压力0.1MPa、流量0.35MPa时，系统对水力性能的响应与流量、压力的特性曲线基本一致，泵对压力性能也呈较大趋势。而随着泵输出水参数增大，当泵输出水参数增加时，系统对水力性能响应曲线均为直线减小趋势。当泵输出水参数增加至20kg/s以下时，水力性能降低显著，泵对水力性能响应曲线也呈递减趋势。其中当泵输出水参数小于20kg/s时，随着泵压增大泵压力减小泵速度增大。当泵出口水力值大于20kg/s时泵速度增大，泵出口水力值大于20kg/s时泵速度增大且泵压力增大，速度减小泵压力减小导致泵速度增大。在不同压力下泵在水力性能不变情况下系统喷水量下降约20%。
2.3.4同一水锤情况泵管出口流量变化
泵出口流量越大，系统越易承受更大压力与喷水量。在相同水锤值下，泵入口流量越大，水流速越大，泵出口流量越小，水流速越小，泵出口流量越大，水流速越大，泵出口流量越大，水流速度越小。由于气体被吸入水力模型而无法与流体模型比较，因此不能确定其等效模型。因此在水锤流量大时，为了确定泵出口流量的值，可以将泵出口流量值设为1倍于泵进口流量（例如5L/min）来进行模拟。当泵管出口流量为1倍泵进口流量时，泵出口流量为0.95L/min；当泵出口流量为3倍泵进口流量时，泵出口流量为0.9L/min；当泵出口量达到30L/min时，泵出口量达到4.6L/min。而在相同水锤强度下不同水锤值下（如5N、10N）对系统水力性能影响不大，但可通过改变泵流量来提高系统水力特性以控制压力、喷水量和压力稳定性。
结束语：本文通过对三种水锤型灭火系统的模拟计算，研究了各灭火系统因水锤产生的影响。通过对比各灭火系统的水流动力学模型及实际运行情况，显著改善了自动喷水灭火系统，希望能够为我国消防系统的发展带来帮助作用。
参考文献：
[1]康凯,许崇崴,汪小明.某高架仓库自动喷水灭火系统设计[J].工程建设与设计,2021,(15):56-58.
[2]蒋克伦,王念恩.杭州萧山国际机场国际货运综合体自动喷水灭火系统设计[J].给水排水,2021,58(08):87-91.