流体力学课件第七章管网计算.pptxVIP

第七章孔口、管嘴出流和有压管流7.1孔口出流(自己阅读)17.2管嘴出流(自己阅读)27.3短管的水力计算37.4长管的水力计算47.5管网计算基础57.6管流中的水击6将工程中常见的水流现象按其流动特征归纳成各种类型的流动，运用前述各章理论分析这些流动的计算理论和方法。

教学目的和基本要求目的：使学生了解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的流量计算公式；掌握短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算方法，理解环状管网的水力计算原理与方法，理解有压管路中水击产生的原因。01基本要求：理解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的基本计算方法，能熟练计算短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算，理解环状管网的水力计算原理与方法，了解有压管路中水击产生的原因。02

单击此处可添加副标题孔口出流：在给水处理、建筑物的输水配水、通航船闸室的充水和泄水、水力工程中的泄水闸的泄水等都属于孔口出流问题。管嘴出流：在各类孔口中，如果孔壁较厚或在孔口上外接一适当长度的短管，这时的出流为管嘴出流。有压出流：管道被液体充满，无自由表面，断面上各点的压强一般大于大气压（个别的情况也有小于大气压的）。在管道计算中又分简单管和复杂管。简单管中又分为长管和短管。复杂管一般按长管计算，它包括串联管、并联管、分叉管等。管网：由多个复杂管构成。管网分为枝状管网和环状管网。恒定管流和非恒定管流。几个基本概念

7.1孔口出流(自己阅读）孔口有大孔口和小孔口之分。出流条件可以是定水头下的出流（恒定流），也可是变水头下的出流（非恒定流）。液体可以流入大气中(自由出流)，也可以流入相同的介质的流体中(淹没出流)。

伯努利方程的应用：（前面讲过）小孔口出流（如船舶舱壁上破一洞）如图所示容器装有液体，液体在重力作用下从小孔流出。求流量。设小孔的面积σ比容器中液面面积小很多，因此液面高度ｈ近似认为不变（近似为定常流动），同时不计流体的粘性，此时流体的质量力只有重力。满足伯氏方程来求解的前提。

自由出流cc000’0’薄壁小孔口自由出流孔口流速因数孔口的流量因数收缩系数

孔口淹没出小孔出流的收缩因数及流量因数决定于局部阻力系数，垂直收缩系数和流速系数。添加标题01单击此处添加小标题只与边界条件有关03单击此处添加小标题与雷诺数和边界条件有关02单击此处添加小标题孔口的流量因数04

在边界条件中，主要与孔口的形状、孔口在壁面的位置和孔口边缘情况有关。孔口的性状是主要因素之一，但实际表明，对于小孔口，孔口性状不同，差别不大。孔口的位置对收缩系数有直接的影响。ababcda孔和b孔：全部收缩孔口。a孔：完善收缩；b孔：不完善收缩。c孔和d孔：部分收缩孔口。孔口的边缘对收缩系数也有影响，薄壁小孔口的收缩系数最小，圆边孔口的收缩系数最大，直至等于1。孔口的流量因数

§7.2管嘴出流(自己阅读)外延管嘴添加标题1内延管嘴添加标题2收敛的圆锥形管嘴：多用于消防水龙头或冲击式水枪的管道喷嘴。添加标题3扩张的圆锥管嘴添加标题4流线形管嘴：多用于水利工程中拱坝内的泄水孔。添加标题5各类管嘴随完全不同，但有共性。添加标题6

圆柱形外管嘴恒定出流1221ccc－c断面真空度大小c－c和2—2断面能量方程。00相当于把管嘴的作用水头增大了75％。作用水头H越大，收缩断面的真空度也愈大。但当收缩断面真空度超过7m水头时，空气将会从管嘴出口断面吸入，从而使收缩断面的真空破坏，管嘴不能保持满嘴出流。因此圆柱形外管嘴的作用水头应有一个极限值，即：

7.2管嘴出流(自己阅读)管嘴出流与孔口自由出流相比，后者出流收缩断面在大气中，而管嘴出流收缩断面为真空区，真空度达作用水头的0.75倍，真空对液体起抽吸的作用，相当于把孔口的作用水头增大75％。这就是管嘴出流比孔口出流增大的原因。空化和空蚀（气蚀）：管嘴出流中，由于真空度的影响，液体内部会放出大量的气泡这种现象称为空化。低压区放出的气泡随流带走，当到达高压去时，由于压差的作用使气泡突然溃灭，气泡溃灭的过程时间级短，只有几百分之一秒，四周的水流质点以极快的速度去填充气泡空间，以至于这些质点的动量在极端的时间变为零，从而产生巨大的冲击力，不停地冲击固体边界，使固体边界产生剥蚀，这就是空蚀（气蚀）。另外，当气泡被液流带出管嘴时，管嘴外的空气在大气压的作用下冲进管嘴内，使管嘴内液体脱离内壁管，成为非满嘴出流，此时的管嘴已经不起作用。

孔口（或管嘴变水头出流）－不讲

7.3短、长管的水力计算长管：指局部水头损失与流速水头之和所占比重较小，即：计算中不能忽略。如抽水机得吸水管、虹吸管和穿过路基得倒虹吸管等均属于短管。计算中可以忽略。给水工程中的给水管按长管处理。短管：指局部水头损失与流速