流体力学 管道阻力计算精编版.ppt

§5.14 管道水力计算 四、分支管道(续） 计算问题 已知管道的尺寸、粗糙度和流体性质，求通过各管道的流量。 2 1 3 J z2 z1 z3 假设J点的zJ+ pJ/?g 求qV1 、qV2 和qV3 是否满足连续方程 N 结束计算 调整J点的zJ+ pJ/?g Y §5.14 管道水力计算 五、管网 由若干管道环路相连接、在结点处流出的流量来自几个环路的管道系统。 §5.14 管道水力计算 五、管网(续) 管网特征 1.流入结点的流量等于流出结点的流量，即任一结点处流量的代数和等于零。 2.在任一环路中，由某一结点沿两个方向到另一个结点的能量损失相等，即任一环路能量损失的代数和等于零。 §5.14 管道水力计算 五、管网(续) 计算问题 已知管道的尺寸、粗糙度和流体性质，求通过各管道的流量。 预选各管道流体的流动方向和流量 计算各管道的能量损失 N 结束计算 引入修正流量?qV，各管道修正流量 Y 分枝状管网应按最不利点设计干管，在干管各段的流量分配给定，管径由经济流速确定的情况下，可以决定所需作用水头。此后的支管设计就成为已知水头和流量求管径的问题。 枝状管网 工程上一般采用迭代法确定各管段流量分配，先给出流量分配初值，由经济流速确定管径，计算各闭合环水头损失代数和，根据各闭合环代数和的值，推求校正流量，重新进行流量分配，继续迭代过程，直至满足要求。 对环状管网的每一个节点可写出连续方程，其中独立的比总节点数少一个。管网中的每一个闭合环水头损失的代数和为零。方程总个数恰为管网中的管段数。 环状管网 §5.15 水击现象 一、水击现象的描述 四个过程： ? A u0 B C ? A u0 B 1.压力升高过程 2.压力恢复过程 水击具有破坏性 水击——流速突然改变，压力引起大幅度波动的现象 §5.15 水击现象 一、水击现象的描述 四个过程： ? A u0 B C B ? A u0 C 3.压力降低过程 4.压力恢复过程 §5.15 水击现象 二、压强波（膨胀波）的传播速度 式中 K ——流体的体积模量 E ——管壁的弹性模量 s ——管壁厚度 d ——管壁内径 例：管壁无弹性，E→? §5.15 水击现象 三、直接水击、间接水击、减弱水击的措施 直接水击: 间接水击: 阀门关闭的时间 ts2l/c ，阀门处将产生最大的水击压强。 阀门关闭的时间 ts.2l/c，阀门处压强将达不到最大的水击压强。 减弱水击的措施： （1）避免直接水击，尽量延长间接水击 时阀门的关闭时间。 （2）采用过载保护，以缓冲水击压强。 （3）降低管内流速，缩短管长，使用弹 性好的管道。 §5.16 非圆形管道沿程损失的计算 与圆形管道相同之处: 沿程损失计算公式 雷诺数计算公式 上面公式中的直径d需用当量直径D来代替。 与圆形管道不同之处: §5.16 非圆形管道沿程损失的计算 当量直径为4倍有效截面与湿周之比，即4倍水力半径。 一、当量直径D 二、几种非圆形管道的当量直径计算 1.充满流体的矩形管道 §5.16 非圆形管道沿程损失的计算 二、几种非圆形管道的当量直径计算（续） 2.充满流体的圆环形管道 d2 d1 3.充满流体的管束 S1 S1 S2 d 4. 椭圆管 5. 等边三角形管 [例 ] 沿程损失：已知管道和压降求流量 求： 管内流量Q 解： 穆迪图完全粗糙区的λ＝0.025 , 设λ1＝0.025 , 由达西公式 查穆迪图得λ2＝0.027 ,重新计算速度 查穆迪图得λ2＝0.027 已知: d＝10cm , l＝400m 的旧无缝钢管比重为0.9, =10 -5 m2/s 的油 [例 ] 沿程损失：已知沿程损失和流量求管径 求： 管径d 应选多大 解： 由达西公式 已知: l＝400m 的旧无缝钢管输送比重0.9, =10 -5 m2/s 的油 Q = 0.0319 m3/s §5.11 管道水力计算 管道的种类: 简单管道 串联管道 并联管道 分支管道 一、简单管道 管道直径和管壁粗糙度均相同的一根管子或这样的数根管子串联在一起的管道系统。 计算基本公式 连续方程 沿程损失 能量方程 §5.11 管道水力计算 一、简单管道(续) 三类计算问题 （1）已知qV、l、d 、?、?，求hf； （2）已知hf 、 l、 d 、 ?、?，求qV； （3）已知hf 、 qV 、l、?、?，求d。 简单管道的水力计算是其它复杂管道水力计算的基础。 §5.11 管道