工程流体力学第5章孔口出流与相似原理

《工程流体力学第5章孔口出流与相似原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章孔口出流孔口出流（orificedischarge）：在容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象就称为孔口出流，薄壁孔口出流：L/d2厚壁孔口出流：管嘴出流8/25/2021小孔口（smallorifice）：当孔口直径d（或高度e）与孔口形心以上的水头高度H的比值小于0.1，即d/H<0.1时，可认为孔口射流断面上的各点流速相等，且各点水头亦相等，这时的孔口称为小孔口。大孔口（bigorifice）：当孔口直径d（或高度e）与孔口形心以上的水头高H的比值大于0.1，即d/H>0.1时，需考虑在孔口射流断面上

2、各点的水头、压强、速度沿孔口高度的变化，这时的孔口称为大孔口。1.根据d/H的比值：大孔口、小孔口一、分类8/25/2021非恒定出流：当孔口出流时，水箱中水量得不到补充，则孔口的水头不断变化，此时的出流称为非恒定出流。恒定出流：当孔口出流时，水箱中水量如能得到源源不断的补充，从而使孔口的水头不变，此时的出流称为恒定出流。4.恒定出流、非恒定出流淹没出流：若经孔口流出的水流不是进入空气，而是流入下游水体中，致使孔口淹没在下游水面之下，这种情况称为淹没出流。自由出流：若经孔口流出的水流直接进入空气中，此时收缩断面的

3、压强可认为是大气压强，即pc=pa，则该孔口出流称为孔口自由出流。2.自由出流和淹没出流3.完善收缩与不完善收缩8/25/2021二、厚壁孔口（管嘴出流）：在孔口周边连接一长为3~4倍孔径的短管，水经过短管并在出口断面满管流出的水力现象，称为管嘴出流。（1）圆柱形外伸管嘴（2）圆柱形内伸管嘴（3）收缩管嘴（4）扩张管嘴（5）流线型管嘴8/25/2021一般孔口边缘呈刃口形状，各种结构形式的阀口大多都属于薄壁小孔类型。5.1薄壁孔口出流8/25/20215.1.1孔口出流的速度和流量计算收缩系数在1-1,C-C断面

4、列伯努利方程：8/25/2021出流速度简化为：流量为：其中：称为流速系数。其中：称为流量系数。8/25/20212）若d与D差距不大，则为薄壁大孔口出流收缩系数经验公式出流速度为流量为流速系数流量系数8/25/20215.1.2孔口出流系数出流速度：而理想流速为：（1）（2）比较（1）、（2）两式：可见，流速系数是实际流速与理想流速之比8/25/2021流量系数：实际流量与理想流量之比。流量为：而理想流量：（1）（2）比较（1）、（2）两式：8/25/2021收缩系数：阻力系数：0.640.06流量系数：0.6

5、2流速系数0.97阿里特苏里试验8/25/20215.2厚壁孔口恒定出流厚壁孔口：1.厚壁孔口出口处液体充满了管嘴，此时CC=1特点：2.总局部阻力系数包括三部分：a)入口系数（相当于薄壁孔口出流；b)c-c断面后扩张阻力系数（可按突扩计算），c)后半段上的沿程当量系数。8/25/20215.2.1厚壁孔口出流的速度和流量8/25/20215.2.2厚壁孔口出流系数收缩系数：阻力系数：流速系数：流量系数：10.50.820.82大于薄壁孔口出流的流量系数0.62，原因？8/25/20215.4机械中的气穴现象5.

6、4.1气穴概念气穴产生的条件：局部地区的高速和低压。5.4.2节流气穴5.4.3泵进口处的气穴防止泵前气穴的方法：1.降低吸水高度；2.降低吸水管、吸油管的局部沿程阻力；3.加大管径以降低流速；4.减少进水管输送长度。8/25/20215.5.1相似概念力学相似是指实物流动与模型流动在对应点上物理量都应该有一定的比例关系，具体包括几何相似、运动相似及动力相似：1）几何相似：即模型流动与实物流动有相似的边界形状，一切对应的线性尺寸成比例。如果用无上标的物理量符号来表示实物流动，用有上标“′”的物理量符号表示模型流动

7、。则有下述比例尺：8/25/20218/25/20212）运动相似：即实物流动与模型流动的流线应该几何相似，而且对应点上的速度成比例。速度比例尺时间比例尺加速度比例尺8/25/2021流量比例尺运动粘度比例尺角速度比例尺8/25/20213）动力相似：即实物流动与模型流动应受同种外力作用，而且对应点上的对应力成比例。密度比例尺质量比例尺力的比例尺力矩比例尺8/25/2021压强（应力）比例尺动力粘度比例尺功率的比例尺无量纲系数的比例尺8/25/2021在相似的实物流动与模型流动之间存在着一切无量纲系数皆对应相等的

8、关系，这提供了在模型流动上测定实物流动中的流速系数、流量系数、阻力系数等等的可能性。所有力学相似的比例尺中，基本比例尺l、v、ρ是各自独立的，基本比例尺确定后，其它一切物理量的比例尺都可确定，模型流动与实物流动之间一切的物理量的换算关系也就都可以确定了。实物和模型大多是处于同样的地心引力范围，因此单位质量重力的比例尺一般等于1，即：8/25/20211）、弗劳德(F