孔口管嘴出流与有压管流课件.pptVIP

第七章孔口、管嘴出流和有压管流

学习重点：?掌握孔口、管嘴出流相关概念及计算；?熟练掌握有压管流水力计算、水头线绘制方法、枝状管网水力计算。对此部分内容应理解透彻、清楚，具有解决实际问题的能力。对其计算原理应具有分析问题、解决问题的能力。

一、概念1、孔口出流——容器壁上开孔，流体经容器壁上所开小孔流出的水力现象，称孔口出流。2、管嘴出流——在孔口上对接长度为3-4倍孔径的短管，流体经容器壁上所接短管流出的水力现象，称管嘴出流。

二、任务：计算过流量Q。三、依据：（1）能量方程；（2）总流的连续性方程；（3）能量损失计算式。

§7—1孔口出流一、孔口出流分类1、按e与H的关系：小孔口：He大孔口：

恒定孔口出流；2、按孔口的作用水头是否稳定：3、按出流后周围的介质情况：非恒定孔口出流。自由式出流；淹没式出流。薄壁孔口出流；4、按孔壁对出流的影响：厚壁孔口出流。

H

二、薄壁小孔口恒定自由出流列A-A、C-C断面能量方程H——自由出流的作用水头0

物理意义：促使流体克服阻力，流入大气的全部能量特例自由液面：P=P，液面恒定：v=0AaA收缩断面流速φ——孔口的流速系数，φ=0.97。

孔口流量全部收缩（完善收缩、不完善收缩）、部分收缩不完善收缩A是孔口面积，A是孔口所在的壁面面积0

结论=m01、流量公式：QA2gH对薄壁圆形完善收缩小孔口：vC=f2gH0μ=0.62；ACφ=0.97m=ef其中：ε=0.64；=eAf=1xC+aC

三、薄壁小孔口恒定淹没出流列上下游液面能量方程ζ2=1——突然扩大阻力系数H——淹没出流的作用水头0

物理意义：促使流体克服阻力流入到下游的全部能量H与孔口位置无关0特例：P=P=P，v=v=012a12收缩断面流速孔口流量与自由出流一致

结论1、流量公式：2、自由式与淹没式对比：1公式形式相同；2φ、μ基本相同，但H不同；03自由出流与孔口的淹没深度有关，淹没出流与上、下游水位差有关。

zHv0v2v0淹没式：自由式：v02v02v22H=H+H=z+－002g2g2g

?考考你：请写出图中两个孔口Q和Q的流量关12系式（A=A)。图1：QQ；图2：QQ。121212（填、或＝）

四、影响孔口出流的边界因素：（1）孔口的形状；（2）孔口的边缘情况；（3）孔口的位置（对收缩系数有直接的影响）。aL≥3aL≥3a3、几种孔口的收缩形式自阅全部收缩完善收缩、不完善收缩不全部收缩

五、孔口的变水头出流孔口的变水头出流：孔口出流（或入流）过程中，容器内水位随时间变化（降低或升高），导致孔口的流量随时间变化的流动。充水、泄水所需时间问题。解决的问题：只对作用液面缓慢变化的情况进行讨论。将液面高度的变化划分成无数微1、公式推导：小时段，每一微小时段作恒定流处理。流出体积m=A2gH×dtQdt=-WdVdH液面减少的体积

2、充、泄水时间：容器中无液体流入的自由出流或上游恒定，下游液面改变的淹没出流。2Wt=[HH]-12mA2g3、容器放空时间H1W=2H2Vt1=mA2gHQH21maxH2=0放空时间是水位不下降时放空所需时间的两倍

六、应用举例例贮水罐（如图）底面积3m×2m，贮水深H=4m，1由于锈蚀，距罐底0.2m处形成一个直径d=5mm的孔洞，试求(1)水位恒定，一昼夜的漏水量；(2)因漏水水位下降，一昼夜的漏水量。

解（1）水位恒定，一昼夜的漏水量按薄壁小孔口恒定出流计算其中μ=0.62代入上式得一昼夜的漏水量

（2）水位下降，一昼夜的漏水量按孔口变水头出流计算解得一昼夜的漏水量

§7—2管嘴出流1、管嘴出流：在孔口处对接一个3—4倍孔径长度的短管，水体通过短管并在出口断面满管流出的水力现象。2、流体经圆柱形管嘴或扩张管嘴时，由于惯性作用，在管中某处形成收缩断面，产生环行真空，从而增加了水流的抽吸力，使其出流量比孔口有所增加。

一、圆柱形外管嘴恒定自由出流（1）、推导：列1-1、1-1断面能量方程Hcc22v0vH——作用水头0

流速对锐缘进口的管嘴，ζ=0.5，流量真空的抽吸作用，流量增加

（2）公式：=m0QA2gHm=f=0.82孔口：μ=0.62φ=0.97ε=0.64管嘴：μ=φ=0.82=fε=1v2gH20（3）与孔口的对比：1公式形式相同，但系数不同：2H相同时，若A也相同，则管嘴出流是孔口出流0量的1.32倍。

二、收缩断面的真空Hcc1对C—C，2—2列方程：22v0v2a22v2apvpv2+x2c+cc=a+2gg2g2g2g22v-2(vv)=xhj2c2=22g2g