流体力学课件孔口、管嘴和有压管路.ppt

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1、流体力学第五节孔口、管嘴及有压管流,一孔口出流 -分类,流体经孔口流出的水力现象称为孔口出流。,薄壁孔口,非薄壁孔口,薄壁孔口：水流与孔壁仅在一条周线上接触。非薄壁孔口：反之。,小孔口：,自由出流：流体经过孔口流入大气。淹没出流：孔口被下游水体淹没。,大孔口：,小孔口断面各点水头近似相等，可按形心点水头进行计算。大孔口断面上各点水头不相等。,一孔口出流 -薄壁小孔口自由出流,薄壁小孔口出流-流量计算公式：,孔口出流流量系数：,作用水头：,以孔口轴线为基准线，1-1断面和 C-C断面列能量方程，求流速,根据收缩断面流速vc 求出流量Q,作用水头-,作用水头：,作用水头可以表示为： 上游断面的总能

2、量减去下游断面的势能； 或：用于维持流动速度和克服能量损失；,根据上游断面和孔口收缩断面C-C的能量方程：,二管嘴出流,管嘴出流流量计算公式：,管嘴出流流量系数：,L=（34）d,管嘴出流正常工作的条件：,孔口出流与管嘴出流的比较,同样条件（ H0、d ）下 流量计算公式相同：,但是流量系数不同：,所以：同样条件（ H0 、d）下,管嘴出流量大于孔口出流量。,孔口出流：,管嘴出流：,如 过大，管嘴处真空度过大，会有空气被吸入，造成真空破坏,如管嘴过长，沿程阻力不能忽略，为短管流动，如管嘴过短，无法形成真空。,管嘴出流正常工作的条件：,孔口淹没出流,三 有压管流 -分类,（可按不同的方式分类）,

3、长管：指管道中以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速 水头所占比重小,予以忽略的管道。,短管：需要同时计算 ，的管道。,简单管路：没有分支的等直径管道。,复杂管路：,串联管路并联管路,枝状管网环状管网,管网：,按照出流方式又可分为：,自由出流淹没出流,1. 短管自由出流 水力计算,z1,1,1,2,2,H0,H,1-1；2-2列能量方程：,流量系数：,作用水头,短管自由出流流量：,直径为20mm、长5m的管道自水池取水并泄水至大气中，出口比水池水面低2m，已知沿程水头损失系数 ，进口局部水头损失系数 泄流量为（ ）L/s。,求出口流速v2,解： 以出口2-2为基准，列1-1和2-2断面的能量方

4、程：,(A）0.88; （B）1.90; （C）0.77; （D）0.39;,上式中以出口管轴心点为基础：,两断面均为大气压，相对压强为0：,1-1断面液面下降速度忽略：,例6-42（2008年）,能量损失为：,将上述各项代入能量方程：,正确答案（C）0.77;,6-42 （2008年）,6-42 （2008年）-2,正确答案：（C）0.77;,流量系数：,短管自由出流流量：,2 短管淹没出流 水力计算,短管淹没出流：管道出口被水体淹没，出流速度变成出口局部水头损失，2-2断面为下游断面。,求解方法相同，列1-1和2-2断面能量方程,求管道中的流速，计算流量。,2 短管淹没出流 水力计算,z1

5、,v1,v2,1,1,2,2,H0,H=z1-z2,或根据 作用水头,作用水头,z1,流量系数：,短管淹没出流流量：,6-43 （2005年）,两水箱用简单管道连接，计算管道流量时，其作用水头为（ ）。,作用水头：,解： 以2-2为基准，列1-1和2-2断面的能量方程：,正确答案：,6-44 （2006年）,两水箱水面恒定，求流速。 -淹没短管,解：以2-2为基准，列1-1和2-2断面能量方程,已知：,答案：,（二）有压管道中的恒定流,1-1断面和2-2断面列能量方程：,1 简单长管：指管道中以沿程水头损失为主， 局部水头损失和流速水头所占比重小，予以忽略的管道。,1,1,2,2,H,总水头线

6、测压管水头线,Q,（二）有压管道中的恒定流,简单长管管径 d 和沿程阻力系数沿程不变,则：,管道比阻：,管路的综合阻抗：,则：,或：,（二）有压管道中的恒定流,2.串联管路：不同管径的管段依次连接的系统。,计算原则：各个管段阻力叠加，流量相等。,阻力损失叠加：,（二）有压管道中的恒定流 - 串联管路,无沿程泄流时：,有沿程泄流时：,均满足连续方程即质量守恒,计算原则：各个管段阻力叠加，流量相等。,流量各段相等，则总阻抗是各管段阻抗之和：,串联管路,（二）有压管道中的恒定 -并联管路,3.并联管路：在一处分支，又在一处汇合的管道系统。 各个分支管道的管长、管径可能各不相同。计算原则：各个分支管的阻力相等，流量叠加。,（二）有压管道中的恒定流 - 并联管路,并联管路计算原则：各个分支管的阻力相等，流量叠加。,管段阻抗:,（二）有压管道中的恒定流 - 并联管路,并联管路流量分配规律：,串联管路与并联管路比较,串联管路 并联管路,题6-46（2005年） （ 题6-47 类似）,长管并联管路，已知：,求两管段流量比。,解：,根据：,正确答案：,