工程流体力学放映11章孔口管嘴.ppt

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1、孔口、管嘴、闸孔出流、堰流第十一章学习重点：掌握孔口、管嘴恒定流计算及相关概念；理解闸孔出流计算；了解消能措施。掌握宽顶堰水力计算；1、孔口出流——液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——液体经容器壁上所接短管流出的水力现象，称管嘴出流。3、闸孔出流——是一种大孔口出流。一、概念4、堰流现象）可按堰流计算。——当孔口高度与上游水头之比为>0.75eH时，（可能出现堰流eH（3）能量损失计算式。（1）能量方程；（2）总流的连续性方程；二、任务：计算过流量Q。三、依据：一、孔口出流分类1、按e

2、与H的关系：eH小孔口：大孔口：§11—1恒定薄壁孔口出流2、按孔口的作用水头是否稳定：自由式出流；淹没式出流。厚壁孔口出流。薄壁孔口出流；恒定孔口出流；非恒定孔口出流。3、按出流后周围的介质情况：4、按孔壁对出流的影响：HCgHvf=20gHAQm=20efm=CAAe=CCaxf+=1其中：二、薄壁小孔口自由出流1、流量公式：φ=0.97～0.98。μ=0.60～0.62；ε=0.64；对薄壁圆形完善收缩小孔口：（3）孔口的位置（对收缩系数有直接的影响）。（1）孔口的形状；（2）孔口的边缘情况；3、几种孔口的收

3、缩形式自阅全部收缩不全部收缩完善收缩、不完善收缩2、影响孔口出流的边界因素：aL≥3aL≥3a——可将其分成无数的小孔口，再积分。三、薄壁大孔口自由出流1、流量公式：μ与小孔口不同，见表11—11、流量公式：2、自由式与淹没式对比：1>公式形式相同；2>φ、μ基本相同，但H0不同；3>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。四、薄壁孔口淹没出流Hv0zv0v2H0=H+2gv02自由式：淹没式：H0=z+2gv022gv22－rm2pAQD=五、气体孔口出流（属淹没式）pD——孔口前后气体的压强

4、差；ρ——气体密度。v1、孔板流量计；2、薄壁小孔口。六、应用举例见p120§11—2恒定管嘴出流1、管嘴的几种连接形式：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。1、自由式出流：一、圆柱形外接管嘴出流gvdlgvgvgvgvHc222222222221222200lxxaa+++=+如图所示，列能量方程：2c2v0Hcv（1）推导公式：2c2v0Hcvξ1——经孔口的局部损失；v2vC=ε0ξ2——扩大的损失ACA=ε0

5、其中：（2）公式：022gHvf=02gHAQm=82.0==fm（3）与孔口的对比：1>公式形式相同，但系数不同：孔口：μ=0.62φ=0.97ε=0.64管嘴：μ=φ=0.82ε=12>H0相同时，若A也相同，则管嘴出流是孔口出流量的1.32倍。gvgvpgvpaccc2222222222++=+xagag（4）外接管嘴真空1>对C—C，2—2列方程：gvvc2)(22-=2hj2=xv222g2c2v0Hcv可作为突然扩大处理=075.0Hpvg在C—C处形成0.75H0真空度。2>真空计算：H0≤9mH0O

6、水柱；L≈（3～4）d。水柱时，管内液体pvγ>7mH0O实验证明：将气化，吸入空气，破坏真空。（5）圆柱形外接管嘴正常工作的条件：2、淹没出流：02gHvf=02gHAQm=（1）公式：gvHHpv275.022220ag--=D=02pAQrmccHH2v0v23、气体经管嘴出流：D0p全压差（2）C—C处的真空：三、其它类型的管嘴出流基本公式同上，各系数可查表11—2。解决的问题：只对作用液面缓慢变化的情况进行讨论。充水、泄水所需时间问题。1、公式推导：将液面高度的变化划分成无数微小时段，每一微小时段作恒定流

7、处理。W-=dHdV=dtQ×dtgHA2m流出体积液面减少的体积§11—3非恒定孔口、管嘴出流-W=][2221HHgAtmmax11222QVgHAHt=W=m2、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。3、容器放空时20H=H1H2§11—4闸孔出流一、简介1、闸门底的类型：平坎宽顶堰坎实用堰坎2、闸门的型式：矩形平板闸门；弧形闸门3、闸孔的出流型式：自由式；淹没式4、闸孔出流与堰流的判别标准：>0.65eH则为堰流；若（1）平坎、宽顶堰坎：（2）实用堰坎：则为堰流。>0.

8、75eH若5、影响闸孔出流的因素：闸门的型式；闸孔的尺寸；闸前的水头；下游水位等。二、闸孔出流计算AAc=eehc=eeHgBeQ-=em)(201、自由式闸孔出流二维、平坎、矩形闸门Hcchteε系数见表11—3。Φ＝0.95~1.0(平坎))(20hHgBeQ-=m2、淹没式Hehchth二维、平坎、矩形闸门μ、B、e同自由式。h——由动量方程推导，见式