流体力学5-3、4.ppt

5-3 管嘴（厚壁孔口)出流 在孔口断面处接一直径与孔口完全相同的圆柱形短管，其长度l≈(3-4)d， 这样的短管称为圆柱形外管嘴，如图所示。水流进入管嘴后，同样形成收缩， 并在收缩断面C-C处主流与管壁分离，形成旋涡区；然后又逐渐扩大，在管嘴 出口断面上，水流充满整个断面流出。列符合渐变流条件的过水断面A-A和管 嘴出口断面B-B伯努利方程，即： 管嘴流量: 对于B端面，是满管流，有ε=1，φ=μ。 式中：ζ——管嘴阻力系数，即管道锐缘进口局部阻力系数， 查得ζ=0.5； μ=0.82 C D 3～4D v C vc 管嘴出流的局部损失由两部分组成，即孔口的局部水头损失及收缩断面后扩展产生的局部损失，水头损失大于孔口出流,出流速度只有孔口出流速度的84%。 但是管嘴出流为满流，收缩系数为1，因此流量系数仍比孔口大. 圆柱形外管嘴收缩断面处真空度可达作用水头的0.75倍，相当于把管嘴的作用水头增大了75%，这就是相同直径、相同作用水头下的圆柱形外管嘴的流量比孔口大的原因。 形成真空时作用水头不可能无穷大，因为当真空度达到一定时，其压强小于汽化压强，出现汽蚀破坏，而且会将空气从管嘴处吸入，破坏真空，而成为孔口出流。 实验测得，当液流为水流，管嘴长度 l =(3~4)d 时，管嘴正常工作的最大真空度为7.0m，则作用水头 说明圆柱形外管嘴正常工作条件是： l = (3 ~ 4) d [H0]≤9.3m 例5-4 ：液体从封闭的立式容器中经管嘴流入开口水池，管嘴直径d=8cm,h=3m,要求流量为0.05m3/s.试求作用于容器内液面上的压强为多少？ 解：按管嘴出流流量公式： 求作用水头: 取 得 忽略上下游液面速度，则有： 解得： 5-4 简单管路 1、定义 管径、流量都相同的管路相同。 2、阻抗 结论：简单管路中，总阻力损失=流量的平方乘以阻抗。 例题： 如图所示虹吸管，上下游水池的水位差H=2.5m，管长LAC=15m,LCB=25m，管径d=200mm,沿程阻力系数λ=0.025，入口和出口局部阻力系数ξe=1.0，各弯头局部阻力系数0.2，管顶允许真空度7m，求通过流量及最大允许超高hs。 管中流速： 列1-c断面间能量方程 工程管路，通常包括： 管道 动力源（水泵、风机、轮机） 各种部件（弯头、阀门、突缩结构、扩张结构和分叉等）。 三类问题： 给定管路尺寸和流量，确定管路压降（损失），选择动力头； 给定管路尺寸和压降（动力头），确定流量； 根据给定的流量和压降，设计管路尺寸（管径）。 水泵向压力水箱送水的简单管路： 由有能量输入的佰努利方程: 结论：水泵的扬程（即水泵的水头），不仅用来提高流体的位置水头、压强水头，还用来在输送流体的过程中，克服流动阻力而做功。 此时，水泵的有效功率: z z2 1 1 2 2 3 3 l2 l1 水泵扬程 = 提水高度 + 全部水头损失