工程流体力学第五章 孔口、管嘴和有压管流.ppt

解：根据比阻通用公式分别 计算出各管段的比阻值： 根据 带入数据解得： A d1 l1 Q1 B q1 d2 l2 C q d3 l3 D Q3 H 【例5－4】如图所示：水塔供水管路由三段铸铁管组成，其中第二段为沿程均匀泄流管路，已知铸铁管糙率n=0.012，管长和管径分别为l1 =450，d1=250mm；l2 = 200 m，d2 = 200 mm； l3 = 300 m，d3 = 150 mm。节点Ｂ输出流量 q1 = 0.015 m3/s，途泄流量 q = 0.0001 m3/m·s ，管路末端流量 Q3= 0.02 m3/s ，求水塔高度 Ｈ。 解:⑴计算各管路流量 ⑵求各管路的比阻,查表7-3得: 我们也可以用比阻通用公式计算 计算水塔高度: 为了向更多的用户供水，在给水工程中往往将许多管路组合成管网。管网按其布置图形可分为枝状及环状两种. 5.5管网水力计算基础 环状管网 A B C D E F 枝状管网 A B C D E F G H 管网内各管段的管径是根据流量Q及速度v两者来决定，在流量Q一定的条件下，管径随着在计算中所选择的速度v的大小而不同 流速大，管径小，管路造价低，水头损失大，增加水塔高度及抽水的经常费用； 流速小，管径大，水头损失小，减少抽水的经常费用，管路造价高。 在确定管径时，应作经济比较。 经济流速ve定义： 采用一定的流速使得供水的总成本（包括铺筑水管的建筑费、抽水机站建筑费、水塔建筑费及抽水经常运营费之总和）最低。这种流速称为经济流速ve。 当直径 当直径 第五章 孔口、管嘴和有压管路 5.1薄壁孔口恒定出流 1.孔口分类： ⑴按孔口的相对孔径分： 大孔口 H/d＜10 小孔口 H/d≥10 ⑵按流动的形式分： 恒定出流和非恒定出流； ⑶按出流形式分： 自由出流和淹没出流； 液体经容器壁上孔口流出的水力现象称为孔口出流。 孔口形心的淹没深度。 孔口的孔径。 对于淹没出流无所谓大孔口和小孔口 2.薄壁小孔口恒定自由出流 水流与孔壁仅在周线上接触，孔壁厚度对水流没有影响的孔口出流称为薄壁孔口。 令 0 0 d c c H 薄壁小孔口出流的各项系数 ①流速系数 ②孔口的局部阻力系数ζ0 实验测得孔口流速系数 ③孔口的收缩系数ε 对薄壁小孔口μ= 0.60～0.62。 ④孔口的流量系数μ 对薄壁小孔口ε= 0.62～0.63。 3. 孔口淹没出流 孔口淹没在下游水面以下，孔口流出的液体直接进入另一部分液体称为孔口淹没出流。 令 0 0 当上下游水体较大时， , ，上式变成: 孔口淹没出流的流速和流量均与孔口的淹没深度无关，也无“大”、“小”孔口的区别。自由出流时，出口保留了一个流速水头，淹没出流时出口的这个流速水头在突然扩大中消耗掉了，所以自由出流与淹没出流的计算公式形式是一样的。 4.小孔口的收缩系数及流量系数 实验证明，不同形状（三角形、圆形、矩形等）小孔口的流量系数差别不大，但孔壁的厚度对收缩系数会有影响，薄壁孔口的收缩系数ε最小，圆边孔口收缩系数ε较大，甚至等于1。孔口在壁面上的位置，对收缩系数ε有直接影响 ，不完善收缩孔口、部分收缩孔口的流量系数μ大于完善收缩孔口的流量系数μ。 全部收缩孔口 全部收缩孔口 部分收缩孔口 大孔口出流可看作是由无数小孔口组成，通过积分求得大孔口的流量系数，实验表明，小孔口的流量公式也适用于大孔口。H0为大孔口形心点的作用水头。大孔口多为不完善收缩，其流量系数偏大。 完善收缩孔口 5.2 管嘴出流 1.圆柱形外延管嘴恒定出流 0 0 1 1 2 2 如图所示，取管嘴中心线所在平面为基准面，列1－1和2－2平面的伯努利方程： 令 管嘴的流量系数 管嘴阻力系数：因为是直角进口，所以ζn= 0.5 管嘴流速系数： 管嘴流量系数，因出口无收缩，所以 。 显然μn= 1.32μ。可见在相同条件，管嘴的过流能力是孔口的1.32倍。也就是说，相同的管（孔）径作用水头相等，管嘴出流是孔口出流流量的1.32倍。 2．圆柱形外管嘴的真空 孔口外面加管嘴后，增加了阻力，但是流量反而增加，这是为什么呢？ 这是为什么呢 0 0 1 1 2 2 如图所示，取管嘴中心线所在平面为基础面列c－c和2－2断面的伯努利方程： 对圆柱形外管嘴：αc=α=1，ε=0.64， 。 上式表明圆柱形外延管嘴的真空压强可以达到作用水头的75％，相当于收缩断面处作用水头增加了0.75倍，这就是相同条件下管嘴比孔口出流