流体第5章管路管嘴资料讲解.ppt

第5章有压管流和孔口、管嘴出流第5章有压管流和孔口、管嘴出流5.1简单管路的水力计算5.1简单管路的水力计算5.1.1短管的水力计算5.1.1短管的水力计算5.1.1短管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.1.2长管的水力计算5.2管网的水力计算基础305.2管网的水力计算基础5.2.1串联管路5.2.1串联管路5.2.1串联管路5.2.2并联管路5.2.2并联管路5.2.2并联管路5.2.2并联管路5.2.2并联管路5.2.3连续均匀出流管路5.2.3连续均匀出流管路5.2.3连续均匀出流管路5.2.4管网的类型及水力计算5.2.4管网的类型及水力计算5.2.4管网的类型及水力计算5.2.4管网的类型及水力计算5.2.4.1枝状网管的水力计算5.2.4.1枝状网管的水力计算5.2.4.2环状网管的水力计算5.3孔口出流5.3.1薄壁小孔口定常出流5.3.1.1小孔口自由出流c-c断面的水流与大气接触，故Pc=Pa。因孔口出流是在一极短的流程上完成的，可以只计流经孔口的局部阻力，即，ζ为孔口出流的局部阻力系数。因为是小孔口，流速分布均匀，可取a0=ac=1.0，于是式（5.19）可写成

因而
令，称为流速系数；，则式（5.20）成为（5.21）
因为行近流速v0很小，与vc相比可以忽略，因此vc的近似计算公式为（5.22）
将式（5.21）、（5.22）代入流量公式，则

或

式中，为孔口出流的流量系数。式（5.23）、（5.24）是薄壁小孔口定常水头自由出流流量计算的基本关系式。
表明：孔口出流能力与作用水头或成正比，这个规律适用于任何形式的孔口出流。但随着孔口形状的不同，阻力不同，断面收缩不同，则与将有所不同，亦即流量系数不是常数。
根据对薄壁圆形小孔口充分收缩时的实验可得：
，，
则5.3.1.2淹没出流以过孔口中心的水平面作为基准面，写出符合缓变流条件的1-1断面和2-2断面的能量方程

设孔口前后自由液面行近流速相等，即v1=v2，并取a1=a2=1.0，p1=p2=pa，
且
为淹没出流时的局部阻力系数，它包括孔口收缩断面的损失和收缩断面到自由液面2-2突然扩大的局部损失（其局部阻力系数为1）两部分，即。因此式（5.25）可写成

因而（5.26）
式中H=H1-H2，为孔口前后的水头差。
流量的计算公式为
（5.27）
上式中的为淹没出流的流量系数。由于淹没出流时液体通过孔口因惯性产生的断面收缩和局部阻力受孔口出流后的水头影响较小，所以淹没出流时的、和值与自由出流时基本相同。[例题5.6]设有一薄壁圆心小孔口自由出流，孔口直径d=50mm，作用水头H=1m，求孔口出流量。如孔口改为淹没出流，孔口出流后水头H2=0.4m，求孔口淹没出流量。
[解]忽略行近速度水头，取孔口流量系数，由式（5.24）可得孔口自由出流时的流量为

当孔口改为淹没出流时，孔口前后的水头差为

则淹没出流时的出流量5.3.2大孔口定常自由出流在实际应用中，对大孔口自由出流的流量计算，按与小孔口自由出流时形式相同的流量公式计算，而对大孔口不同点处流速不相等的特点，则在公式中引用流量系数值予以考虑，随大孔口形状和孔口出流时收缩程度变化的值用实验方法测定，则定常水头大孔口自由出流时的流量计算公式可写成
（5.27）
式中为大孔口自由出流时的流量系数，根据实验。5.3.3孔口非定常出流5.3.3孔口非定常出流5.3.3孔口非定常出流5.4管嘴出流5.4管嘴出流5.4.1圆柱型外管嘴定常出流5.4.1圆柱型外管嘴定常出流5.4.1圆柱型外管嘴定常出流5.4.1圆柱型外管嘴定常出流5.4.2管嘴的真空度与使用条件5.4.2管嘴的真空度与使用条件5.4.2管嘴的真空度与使用条件5.4.2管嘴的真空度与使用条件5.4.2管嘴的真空度与使用条件5.4.2管嘴的真空度与使用条件5.4.2管嘴的真空度与使用条件5.4.3其它形状的管嘴出流5.4.3其它形状的管嘴出流5.4.3其它形状的管嘴出流5.4.3其它形状的管嘴出流5.4.3其它形状的管嘴出流