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第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 §9-2 圆管的沿程水力损失计算 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 §9-3 非圆形管道的沿程水力损失计算 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 §9-4 局部水力损失计算 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 §9-5 含水泵和水轮机的简单管路计算 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 §9-6 复杂管路计算 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 第九章 管道内的流动 水泵或风机的扬程必须与管路系统所需的能头相匹配。流动与能头相匹配的要求同样适用于水轮机等从系统中汲取能量的流体机械。 水泵 通常水泵的扬程随流量增加而降低，h-Q曲线为一抛物线，如图实线所示。管道系统的特性曲线与水泵的特性曲线相反，能头随流量增加而增加，如图虚线所示。两条曲线的交点即水泵与管路系统的匹配点，称为工作点。 水轮机 水轮机利用拦河坝上下游的水位差产生机械功率。由于对电网频率的要求，水轮机转速必须恒定；尽管上游水位会随着季节变化，给水轮机提供的水头基本上保持不变。通过水轮机的输水管和水轮机向下游河道的排水管中的水力损失将会减少水轮机的可利用水头因此同通常都采用大直径管以降低沿程水力损失。 ※水泵的有效功率 轴功率 其中H为水泵输入水头，也称水泵扬程。 由不同直径和粗糙度的数段管子首尾相接连接在一起的管路叫串联管路。 串联和并联管路 通过串联管路各分管的流量是相同的，串联管路的水力损失则等于各分管水力损失的总和。如图所示，有 一般说来，串联各分管的摩擦因数各不相同。因为它们各自的雷诺数和相对粗糙度各不相同。串联管路有两类计算问题： （1）已知流过串联管路的流量Q，求水力损失hf，这类似于简单管路的第一类计算，分别求出个分管的水力损失，相加便得到串联管路的总水力损失； （2）已知总水力损失，求流量Q，此时各分管的摩擦因数都是未知的 ，于是便不得不采用繁冗的试算和迭代过程。 并联管路如图所示，与串联管路不同，并联管路的水力损失等于各分管的水力损失，并联管路的总流量等于各分管流量之和，即 并联管路也有两类计算问题： （1）已知总流量，求各分管中的流量及水力损失，此时管路的水力损失和个分管的流量都是未知的，计算比较复杂； （2）已知A点和B点间的水力损失，求总量Q，此时可按照简单管路的第二类问题计算各分管流量，各分管流量之和便是总流量。 在图所示的分支管路中，通过管①的流量等于通过分支管②和③的流量之和，即 分支管路 分支管②和③的水力损失相等，尽管它们的尺寸和流量可能各不相同 (9-14) 上式可简单证明如下：设一流体质点流经管①和管②，对两水箱自由水面A和B列能量方程 若流体质点管①和管③ ，同样可以列出 上两式相减，即得式（9-14） §9-1 起始段和充分发展流动 层流 起始段长度的经验公式 将ReD,crit=2300代入上式，可得最长的层流进口段长度为Le=138D。 压强梯度的变化规律：起始段的压强梯度 高于充分发展流动区域的压强梯度；在充分发展区压强梯度则为常数， 湍流 湍流边界层: 即转捩点处雷诺数为 转捩点距离圆管入口的长度约为500000ν/V。 即平板临界雷诺数。 可粗略估计，速度分布在20D～40D的长度内达到充分发展。 起始段长度与整个管路的长度相比相对较短，对管道流动特性的影响通常可以忽略，在工业分析中常把整个管道的流动都当作充分发展流动来处理。 沿程损失：当限制流体流动的固体边壁沿程不变化（如均匀流）或者变化微小（缓变流）时，过流断面上的速度分布沿程变化缓慢，则流体内部以及流体与固体边壁之间产生沿程不变