5孔口管嘴管路流动课案.ppt

第七节 水击现象 水击（又名水锤）： 在有压管道中的流速发生急剧变化时，引起压强的剧烈波动，并在整个管长范围内传播的现象。 一、水击的物理过程 1、第一过程（ ），压缩波向水池传播 2、第二过程（ ），膨胀波向阀门传播 3、第三过程（ ），膨胀波向水池传播 4、第四过程（ ），压缩波向阀门传播 其中，c是水击波速，L是阀门与水池间的管长。 在 瞬时，如果阀门仍然关闭，则水击波将重复上述四个传播过程。 二、减少水击影响的措施 适当延长阀门开启时间 。 尽量采用管径较大的管道，减少管内流速。 缩短管道长度，使管中水体质量减少。 在管道适当位置上设置蓄能器，对水击压强起缓冲作用。 在管道上安装安全阀，以便出现水击时及时减弱水击压强的破坏作用。 第五章 孔口管嘴 管路流动 概? 念 孔口出流（orifice discharge）：在容器壁上开孔水经孔口流出的水力现象就称为孔口出流. ??? 1.根据d/H的比值大小可分为： 大孔口、小孔口 ???? 大孔口（big orifice） ： 当孔口直径d（或高度e）与 孔口形心以上的水头高H的比 值大于0.1，即d/H0.1时，需 考虑在孔口射流断面上各点的 水头、压强、速度沿孔口高度 的变化，这时的孔口称为大孔口。 小孔口（small orifice ）：当孔口直径d（或高度e）与孔口形心以上的水头高度H的比值小于0.1，即d/H0.1时，可认为孔口射流断面上的各点流速相等， 且各点水头亦相等，这时的孔口称为小孔口。 2.根据出流条件的不同，可分为自由出流和淹没出流 ??? 自由出流（free? discharge）：若经孔口流出的水流直接进入空气中，此时收缩断面的压强可认为是大气压强，即pc=pa，则该孔口出流称为孔口自由出流。 ??? 淹没出流（submerged? discharge）：若经孔口流出的水流不是进入空气，而是流入充满液体的空间，这种情况称为淹没出流。 3.根据孔口水头变化情况，出流可分为： 恒定出流、非恒定出流 ??? 恒定出流（steady discharge）：当孔口出流时，水箱中水量如能得到源源不断的补充，从而使孔口的水头不变，此时的出流称为恒定出流。 ??? 非恒定出流（unsteady discharge）：当孔口出流时，水箱中水量得不到补充，则孔口的水头不断变化，此时的出流称为非恒定出流。 第一节? 孔口自由出流 一、薄壁孔口 ??? 薄壁孔口（thin-wall orifice）：当孔口具有锐缘时，孔壁与水流仅在一条周线上接触，即孔口的壁厚对出流并不发生影响。这种孔口叫做薄壁孔口。 二、收缩断面与收缩系数??? 液流从各个方向涌向孔口，由于惯性作用，流线只能逐渐弯曲，水股在出口后继续收缩，直至离开孔口1/2孔径处，过流断面达到最小，此断面即为收缩断面C—C断面。根据试验资料，收缩断面直径dc=0.8d。 ??? 收缩系数：指收缩断面面积Ac与孔口断面面积A之比，以ε表示???? ??? 三、流速与流量计算 ??? 断面A-A和收缩断面C-C，列能量方程 考虑到： ??? 1）小孔口自由出流，则有pc=pa； ??? 2）水箱中的微小水头损失可忽略不计，主要是流经孔口的局部水头损失。 则有hw=hj=ζ0vc2/2g。 得： 令 四、影响孔口出流流量系数μ的因素 ??? 在边界条件中，影响μ的因素有：孔口形状、孔口边缘情况、孔口在壁面上的位置三个方面。 1.孔口形状对μ的影响 ??? 实验证明，对于小孔口，不同形状孔口的流量系数影响不大。 ? 2.?孔口边缘情况对μ的影响 ??? 孔口边缘情况对收缩系数会有影响：薄壁孔口的收缩系数最小（ε=0.64），圆边孔口收缩系数ε较大，甚至等于1。 3.孔口在壁面上的位置对μ的影响 ??? 孔口在壁面上的位置对收缩系数有直接的影响，如图。 全部收缩孔口（full contrastive orifice）：当孔口的全部边界都不与相邻的容器底边和侧边重合时，孔口出流时的四周流线都发生收缩，这种孔口称为全部收缩孔口 (如A, B) 。 全部收缩孔口又分完善收缩和不完善收缩。 完善收缩（perfect contraction）：凡孔口与相邻壁面的距离大于同方向孔口尺寸的3倍（L3a或L3b