工程流体力学(动力13).ppt

第四章 不可压缩粘性流体的一元流动 §4-10 工程应用举例 孔口和管嘴出流(自己阅读) 串联管路与并联管路 管网计算 §4-11 管流中的水击 * 串联管路与并联管路 H ? ?3 ?2 ?1 Q Q A B 或 或 管网 迭代法求解的步骤 (Hardy---Cross法) (1). 根据各节点的连续性条件, 估算各管道的流量Qi (2). Qi 需进行修正, 设环路内各管段均增加一个微量?Q, 使修正后的流量(Qi+ ?Q)满足水头损失闭合条件 得到修正量为 节点的连续性条件 环路损失的闭合条件 H ? ?3 ?2 ?1 例4-12 L1=12m, L2=15m, L3=10m, d1=0.3m, d2=0.25m, d3=0.2m,管材为钢材, 粗糙度为?=0.5mm, 如果水位为H=5m 试求: 流量 解: 截面突然缩小 0.0245 0.0234 0.0220 ? 2.5?10-3 2?10-3 1.7?10-3 ??d 3 2 1 管段 故: 例5-7 引水管径d=500mm, 管道倾角为?=300 , 弯头a与b均为折管, Q=0.4m3/s ,上游水库水深h1=3.0m, 过流断面宽度B1=5.0m, 下游水库水深h2=2.0m, 过流断面宽度B2=3.0m 求: 引水管进口, 出口, 弯头 a 和 b 处损失的水头 解: h1 2 2 ? 4 1 1 ? 3 3 ? b a 4 h2 A. 引水管进口: 1-1至3-3为突然缩小 A1=B1h1 A3=A h1 2 2 ? 4 1 1 ? 3 3 ? b a 4 h2 B. 引水管出口: 4-4至2-2 A4 =A A2 =h2 B2 C. 弯头 a 和 b : 例4-13 如图从水池1将水引入水池2, d=150mm, H=4m,L=20m, 沿程损失系数?=0.037, 总的局部损失系数为?=4.28 求: 管内水的流量 ? ? H 2 1 解: 将有关数据代入上式得 Q=0.0515m3/s 例4-16 如图从水池1将水引入水池2, H=4m,L=20m, 沿程损失系数?=0.037, 总的局部损失系数为?=4.28, 若管流的设计流量为 Q = 0.022m3/s 求: 管径d为多少 ? ? H 2 1 解: 代入有关数据, 化简后得: d5=0.74+0.428d 令 x=10d, 则 f(x)=x5-0.428x-0.74 方程 f(x)=0 的解可用牛顿迭代法进行求解, 选x0=1, 经两次迭代得 x=1.034, 故管径d=0.103mm. Q Q A B 例4-17 L1=500m, L2=800m, L3=1000m, d1=300mm, d2=250mm, d3=200mm, 设总流量Q=0.28m3/s 求: 每一根管段的流量 解: 铸铁管的粗糙度?=1.2mm(表4-2), 查莫迪图, 有 因 Q = Q1+Q2+Q3= Q1(1+Q2/Q1+Q3/Q1) = 1.7242 Q1 故 例4-14 d=100mm, 总长L=20m, z=5m, h=4m, AC长L1=8m, CB长L2=12m, 沿程损失系数?=0.04, 局部损失系数 ?1=0.8, ?2=?3=0.9, ?4=1 试求: (1)流量Q (2)若管道的真空压强不得超过68kpa , 试校核顶点C的真空度是否满足要求 解: 列左池水面到C截面间伯努利方程, 有 ?4 B C A ?3 ?2 ?1 z h 例4-15 H=20m, 吸水管长L1=10m, 压水管长L2=1000m, 管径均为d=500mm, 沿程损失系数?=0.022, 不计局部损失, 设计流量为Q=0.2m3/s, 如果要求2-2截面的真空压强为4.4kpa 试求: (1)水泵安装高度 (2)水泵的功率 L2 L1 3 2 1 h H 1 2 3 解: V=Q/A=1.0186m/s 对1-1与2-2应用伯努利方程 L2 L1 3 2 1 h H 1 2 3 水泵的有效功率为 P=?gQ(H+hw) 1.水击波的传播 ? A X u0 B C (a) P, A, ?, u0 , 时刻: t=L/C 管流中的水击 ? A u0 B C (d) ? A u0 B C (a) B ? A u0 C (c) C ? A u0 B (b) *