第5章有压管道的恒定流动选读.ppt

知识脉络 第五章 有压管道的恒定流动 有压管道 管道被水充满，管道周界各点受到液体压强作用。 其断面各点压强，一般不等于大气压强。 基本知识点 有压管道：管道周界上的各点均受到液体压强的作用。 有压管中的恒定流：有压管中液体的运动要素不随时间而变。 注意 长管和短管不是按管道绝对长度判断，二是从水力学角度来区分的。 对于长管，并非没有局部水头损失和流速水头，而是比重小，忽略而已。 在工程中常遇到液体通过孔口和管嘴的流出问题。例如： 船闸室的充水和放水、容器的进出水孔； 消防水枪、很短的有压涵管； 通风空调工程中空气从送风口的喷出。 确定流体的流出速度、流量及其影响因素是研究孔口和管嘴流出所要解决的基本问题。 思考 视频：20 孔口出流 观察水流现象，不同孔口水流形状？ §5.1 液体经薄壁孔口的恒定出流 容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象称为孔口出流。 孔口自由出流 孔口淹没出流 孔口恒定出流 孔口出流的水头损失计算以局部水头损失为主。 补充 在器壁上开一带有尖锐边缘的孔，致使流体流过孔口时，只有局部阻力而无沿程阻力，这样的孔口称为薄壁孔口。 若壁厚对流体的流出有影响，流体流出时既有局部阻力也有沿程阻力，则称为厚壁孔口。 观察流线 孔口自由出流时，进入孔口前的水流受壁面作用而弯曲，流线呈光滑曲线，在水流惯性力作用下，水流在孔口后产生水股收缩，形成收缩断面C-C，其后水流扩散，并在重力作用下跌落。 根据d/H的大小可将孔口分类： d/H≤ 1/10时孔口称为小孔口 d/H 1/10时孔口称为大孔口 薄壁小孔口的收缩系数及流量系数的影响因素 试验证明不同形状的小孔口， 和 的差别不大。不同边缘结构的小孔口，薄壁小孔口的收缩系数最小， 和 最小。 注意 孔口出流的几个系数 设大孔口形心处的作用水头为H，则 思考 农村平顶屋外面接一根短管子？为什么不直接用孔口？ 管嘴形式 工程上常用管嘴： 1圆柱形外管嘴 2圆柱形内管嘴 3圆锥形收敛管嘴 4圆锥形扩张管嘴 5流线形管嘴 以通过管嘴出流中心的水平面为基准面，对1-1和b-b断面列能量方程： — 管嘴局部损失系数， —管嘴流速系数， —管嘴流量系数， 注意 管嘴和孔口出流的基本公式形式完全相同，但管嘴的流量系数比孔口大。 圆柱形外管嘴(μ=0.82) 圆小孔口(μ=0.62) 原因 孔口外加管嘴后，增加了水头损失，但流量反而增大，原因是管嘴收缩断面处真空的作用。 对2-2断面和收缩断面c-c列能量方程(用绝对压强) 补充：管嘴出流的条件 管嘴的收缩断面真空与作用水头H0 成正比。当真空值达7m水柱时，水发生气化而破坏真空，因此收缩断面真空度的限制，使管嘴作用水头有限制： 此外，管嘴长度也有限制，管嘴太短，水流收缩后来不及扩散到整个断面，不能形成真空区，管嘴太长，沿程水头损失增大，流量减小，也发挥不了管嘴的作用。一般管嘴长度应为管嘴直径的3-4倍。 管嘴的淹没出流（了解） 用同样方法可推出管嘴淹没出流的基本公式，其形式与自由出流完全相同。但收缩断面的压强不一定为真空。 孔口（或管嘴）变水头出流（课后练习） 工程上常用管嘴： 圆柱形外管嘴 圆柱形内管嘴 圆锥形收敛管嘴 圆锥形扩张管嘴 流线形管嘴 孔口、管嘴的水力特性 小结 §5.1 液体经薄壁孔口的恒定出流 一、小孔口的自由出流 二、淹没出流(补充) 注意系数 三、大孔口的自由出流 小结 §5.2液体经管嘴的恒定出流 一、圆柱形外管嘴的恒定出流 二 、圆柱形外管嘴的真空 三、其他形式管嘴 课后任务 作业 阅读教材p70-73 p91：5-1 预习 §5-3 短管的水力计算 §5-4 长管的水力计算 参考资料：http://shizheng.gcbgc.mtn/content/view/109/124/ 上节内容 §5.1 液体经薄壁孔口的恒定出流 一、小孔口的自由出流 二、淹没出流(补充) 注意系数 三、大孔口的自由出流 上节内容 §5.2液体经管嘴的恒定出流 一、圆柱形外管嘴的恒定出流 二 、圆柱形外管嘴的真空 三、其他形式管嘴 管道（回顾） 有压管道：管道周界上的各点均受到液体压强的作用。 有压管中的恒定流：有压管中液体的运动要素不随时间而变。 管道根据其布置情况可分为：简单管道与复杂管道。 复杂管道又可分为：串联管道、并联管道、分叉管道、均匀泄流管道和管网。 根