第5章 孔口、管嘴出流和有压管路ppt课件.ppt

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1、水力学第5章孔口、管嘴出流和有压管路主讲：马金花前进§5.1孔口出流§5.2管嘴出流§5.3短管的水力计算§5.4长管的水力计算§5.5有压管路中的水击【教学基本要求】【学习重点】回到总目录教学基本要求1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道内的压强分布。3、了解复杂管道的特点和计算方法。4、了解有压管道中的水击现象和水击传播过程。返回!学习重点1、掌握长管、短管以及有压流的计算及其应用，了解管道的串、并联；2、理解有压管道的水击现象和水击传播过程。返回!以上各章中讨论了液体运动的基本规律，导

2、出了水力学的基本方程——连续方程、能量方程及动量方程，并阐述了水头损失的计算方法，应用这些基本原理即可研究解决工程中常见的水力计算问题，如有压管道中的恒定流、明渠恒定流及水工建筑物的水力计算等。本章讨论的重点是有压管中恒定流的水力计算。即短管（水泵装置、虹吸管、倒虹吸管）、长管的水力计算和测压管水头线和总水头线的绘制。返回!有压管道：管道周界上的各点均受到液体压强的作用。有压管中的恒定流：有压管中液体的运动要素不随时间而变。1.简单管道和复杂管道根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。简单管道是指直径和流量沿流程不变的管道；复杂管道是指由两根以上管道组成的管道系统。复杂管道又可

3、以分为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。基本知识点2.短管和长管短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道；长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管道为，一般认为（局部水头损失+流速水头）＜10%的沿程水头损失，可以按长管计算。需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。§5.1孔口出流液体经容器壁上孔口流出的水力现象。孔口分类：大孔口H/d＜10小孔口H/d≥10流动分类：恒定和

4、非恒定出流出流分类：自由出流和淹没出流收缩分类：完善收缩和不完善收缩1、薄壁小孔口恒定出流薄壁：出孔水流与孔壁仅在周线上接触，即孔壁厚度对出孔水股没有影响。小孔口：H/d>101)小孔口的自由出流pc=pa=0薄壁小孔口自由出流的基本公式薄壁小孔口出流的各项系数①流速系数实验测得孔口流速系数=0.97～0.98。②孔口的局部阻力系数ζ0,③孔口的收缩系数④孔口的流量系数μ，μ=ε。对薄壁小孔口μ=0.60～0.62。2）淹没出流当出孔水流淹没在下游水面之下。孔口淹没出流的流速和流量均与孔口的淹没深度无关，也无“大”、“小”孔口的区别。3）小孔口的收缩系数及流量系数实验证明，不同形状小孔口

5、的流量系数差别不大，但孔口边缘情况对收缩系数会有影响，薄壁孔口的收缩系数ε最小，圆边孔口收缩系数ε较大，甚至等于1。孔口在壁面上的位置，对收缩系数ε有直接影响，不完善收缩孔口的流量系数μc大于完善收缩的流量系数μ。2、孔口非恒定出流如容器水面随时间变化，孔口的流量也会随时间变化，称为变水头出流或非恒定流。①当容器为柱体，Ω=常数，则有：②当H1=H，H2=0，即得容器“泄空”(水面降至孔口处)所需时间变水头出流时容器“泄空”所需要的时间，等于在起始水头H作用下恒定出流流出同体积水所需时间的二倍。§5.2管嘴出流在孔口接一段长l=(3～4)d的短管，液流经过短管并充满出口断面流出的水力现象

6、。根据实际需要管嘴可设计成：1）圆柱形：内管嘴和外管嘴2）非圆柱形：扩张管嘴和收缩管嘴。1、圆柱形外管嘴恒定出流管嘴的流量系数管嘴阻力系数ζn=0.5管嘴流速系数管嘴流量系数，因出口无收缩μn=φn=0.82显然μn=1.32μ。可见在相同条件，管嘴的过流能力是孔口的1.32倍。2．圆柱形外管嘴的真空孔口外面加管嘴后，增加了阻力，但是流量反而增加，这是由于收缩断面处真空的作用。对圆柱形外管嘴：α=1，ε=0.64，φ=0.82圆柱形外管嘴的正常工作条件收缩断面的真空是有限制的，如长江中下游地区，当真空度达7米水柱以上时，由于液体的压强低于饱和蒸汽压时会发生汽化。圆柱形外管嘴的正常工作条件

7、是：(1)作用水头H0≤9米；(2)管嘴长度l=(3～4)d。3）其他形式管嘴工程上为了增加孔口的泄水能力或为了增加(减少)出口的速度，常采用不同的管咀形式(1)圆锥形扩张管嘴（θ=5～7°）(2)圆锥形收敛管嘴（较大的出口流速）(3)流线形管嘴（阻力系数最小）孔口、管嘴的水力特性§5.3简单短管中的恒定有压流简单管道的水力计算可分为自由出流和淹没出流两种情况。1.自由出流管道出口水流流入大气，水股四周都受大气压强的作用，称为自由出