水锤问题是管道工程中一类极为重要的物理现象,由水锤现象引起的压强通常可以达到管道正常工作压强的几十倍,甚至更高,对这种现象的预料不及或处理不当将会导致管道剧烈振动、变形甚至爆裂。研究水锤问题的物理机制对管道工程的设计具有重要的意义。目前,国内外学者对水锤现象的产生机理和与管道的作用机制进行了大量的理论、实验和数值研究。然而,对水锤现象中涉及的一些复杂流体力学问题仍需进行进一步的深入研究。如,管道中湍流结构和强度对瞬态波的响应,由于水动力不稳定性引起的流体轴向损失,在单相和多相、多组分的瞬变流中状态方程和波速的关系等。本文利用计算流体动力学软件CFX对输水管道中的水锤现象进行了数值模拟。为了证明数值计算结果的正确性,作者首先将计算结果与理论值、澳大利亚研究委员会(ARC)的实验数据和水锤计算软件Pipenet的计算值进行了对比。在论证了CFX软件能够准确地模拟输水管道中的水锤现象以后,本文利用CFX软件对影响水锤现象的主要因素(流速、管道结构、壁面摩擦、结构变形)进行了研究,分析比较了各因素对水锤现象影响幅度的大小。研究表明,采用CFX软件和本文所选用的物理模型和求解策略能很好地模拟出输水管道系统在阀门突然关闭后的水锤现象。CFX计算所得的水锤波的压力峰值略高于实验数据,计算所得的水锤波的周期略小于实验值,其误差均在15%左右。通过对影响水锤的各主要因素进行研究发现：水锤压力随着管道流速的增加而线性增长,延缓阀门关闭时间能显著减小水锤压力；管道结构直接决定了瞬变过程中管道内流体的速度压力分布；随着壁面粗糙度的增大,水锤波的衰减和消散将加剧；结构变形对水锤波的峰值、频率和衰减均有较大的影响。本文为研究水锤现象提供了一种新的思路和方法,借助于CFX软件,工程师可以方便地解决管道设计、强度较核以及事故分析等问题。