中国安全科学学报

作者：李聪, 侯乐乐, 金衍科, 武卓琦, 周睿, 姚一娜

单位：1 中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院, 北京 100083；2 清华大学 安全科学学院, 北京 100084；3 中国人民公安大学 国家安全学院, 北京 100038

关键词：Bentley Hammer,系留无人机(UAV),竖直管缆,水锤效应,停泵水锤,水锤力

基金：国家重点研发计划项目(2022YFC3090502); 国家自然科学基金资助(52304274); 中央高校基本科研业务费专项资金资助(2023ZKPYAQ06); 中国民航大学民航热灾害防控与应急重点实验室开放基金资助(RZH2023-KF02)

为解决系留无人机(UAV)高层灭火中竖直管缆内压力和流量的骤变影响UAV稳定性的问题,利用Bentley Hammer软件模拟竖直管缆在启停泵过程中的水锤效应,改变管缆竖直高度(160~220 m)及输运流量(260~320 L/min),分析地面泵端和UAV端的压力、流量以及水锤力的变化。结果表明:启停泵过程中,水锤现象可划分为静止/稳态阶段、骤升/骤减阶段、稳态/振荡减弱阶段。启泵时,地面泵端水锤力与管缆高度成正比,水锤力峰值从7 176.502 N升至8 413.785 N,冲击更强但响应延迟;UAV端水锤力受管缆高度影响小。停泵时,地面泵端水锤力峰值随管缆高度增加而增大,从4 316.401 N升至7 219.388 N,管道破裂风险增加;UAV端反向水锤力与管缆高度成反比,从10 616 N降至8 158.870 N,表明管缆高度越低更易导致UAV姿态失控。输运流量方面,启泵时流量对水锤力峰值影响小;停泵时,地面泵端水锤力峰值与流量成正比,从6 693.8 N升至7 541.606 N,破坏风险增加;UAV端反向水锤力峰值随流量增加而减小,从9 866.063 N降至8 471.582 N,流量越小越易导致系留系统损坏。

来源：2025年第7期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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