流體力學(xué)作業(yè)匯報(bào)

1、 項(xiàng)目名稱：三峽大壩工程中的流體力學(xué)問題綜述課程名稱：工程流體力學(xué)指導(dǎo)教師：高殿榮學(xué)生姓名：蘇國青、劉大昌、王娟、霍明慶、鄭鵬飛日期：2011年3月24日星期四前言三峽水電站，又稱三峽工程、三峽大壩。大壩壩高185m, 壩長2335m,最大蓄水位可達(dá)175m；水庫總庫容為393億m3，防洪量為221.5億m3，平均年流量為4510億m3；電站總裝機(jī)數(shù)為26臺(tái)，年平均發(fā)電量達(dá)。它位于中國重慶市市區(qū)到湖北省宜昌市之間的長江干流上。大壩位于宜昌市上游不遠(yuǎn)處的三斗坪，俯瞰三峽水電站并和下游的葛洲壩水電站構(gòu)成梯級(jí)電站。它是世界上規(guī)模最大的水電站，也是中國有史以來建設(shè)最大型的工程項(xiàng)目。三峽水電站的功能有十

2、多種,航運(yùn)、發(fā)電、種植等等。1994年正式動(dòng)工興建，2003年開始蓄水發(fā)電，于2009年全部完工。三峽大壩作為世界文明的水利工程之一，在整個(gè)工程的建造、運(yùn)作、及其附屬結(jié)構(gòu)等方面都涉及到了流體力學(xué)問題。在多方面的流體力學(xué)知識(shí)的技術(shù)支持之下才能保證山峽大壩的正常運(yùn)作?，F(xiàn)將我們組收集到的相關(guān)問題整理羅列如下：1、 三峽壩區(qū)灌漿臨界壓力試驗(yàn)研究2、 三峽成庫后重慶段運(yùn)行水位流場模擬3、 三峽電站排沙底孔閘門振動(dòng)水彈性模型研究4、 三峽工程蓄水運(yùn)用對(duì)長江口徑流來沙的影響5、 三峽升船機(jī)的水動(dòng)力計(jì)算6、 三峽水庫蓄水對(duì)長江進(jìn)入河口流量時(shí)間的影響7、 長江水沙變化趨勢(shì)與水利工程建設(shè)對(duì)河流健康的影響8、 高峽

3、平湖水流急_談湖水能量的轉(zhuǎn)化9、 環(huán)形縫隙中壓力水的流動(dòng)規(guī)律研究與試驗(yàn)(1)10、 基于損失計(jì)算的水泵性能綜合預(yù)測及分析11、 三峽船閘空間的一種構(gòu)思12、 三峽大壩156m蓄水對(duì)船舶航行安全的影響分析13、 三峽大壩廠1_5號(hào)壩段深層抗滑穩(wěn)定問題研究14、 三峽大壩導(dǎo)流底孔閘門流激振動(dòng)水彈性模型試驗(yàn)研究15、 三峽大壩泄洪壩段過流面修補(bǔ)項(xiàng)目監(jiān)理的質(zhì)量控制16、 三峽大壩泄洪深孔長_短管方案比選17、 三峽大壩泄水閘計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18、 三峽工程大壩蓄水方案19、 三峽工程大江截流問題分析20、 三峽工程升船機(jī)上閘首施工期工作性態(tài)分析21、 三峽工程泄水建筑物水力優(yōu)化設(shè)計(jì)22、 三峽泄

4、洪壩段弧形門門框安裝尺寸控制鑒于匯報(bào)時(shí)間有限，我們組篩選了其中具有代表性的五個(gè)問題做以詳細(xì)介紹，希望通過我們的介紹使大家對(duì)三峽大壩工程中流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)有更深的了解，并激發(fā)大家的對(duì)此類問題的興趣或?qū)ζ渥鲞M(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，加深同學(xué)們對(duì)工程流體力學(xué)這門課程的學(xué)習(xí)和理解！正文一、三峽水庫入庫流量計(jì)算方法及其對(duì)調(diào)度的影響分析摘要: 應(yīng)用動(dòng)庫容原理,提出了分段庫容計(jì)算水庫入庫流的方法。同時(shí)就該方法對(duì)水庫調(diào)度工作的影響進(jìn)行了分析,針對(duì)存在的問題提出了相應(yīng)的解決辦法。該計(jì)算方法理論依據(jù)充分,物理概念明確,具有普遍的推廣應(yīng)用價(jià)值。入庫流量的計(jì)算是水庫調(diào)度中最重要的基礎(chǔ)工作之一。水庫洪水預(yù)報(bào)調(diào)度方案的編制、水庫調(diào)

5、度圖的編制、水庫調(diào)度經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及水庫洪水調(diào)節(jié)演算等都需要入庫流量資料。目前,三峽水庫正處于蓄水期,其入庫流量是根據(jù)靜態(tài)水位庫容曲線、壩前凰山水位、發(fā)電與泄流等資料,利用水量平衡方程反推計(jì)算得到,其計(jì)算結(jié)果存在兩方面的主要問題:一是計(jì)算入庫流量過程波動(dòng)幅度非常大;二是這種入庫流量過程實(shí)際上類似于壩址流量過程,調(diào)度過程的控制對(duì)其影響很大。這對(duì)于防洪調(diào)度、水情查詢、業(yè)務(wù)報(bào)表制定等都造成較大影響。通過分析可知, 造成以上問題的原因主要有以下3 方面:1) 三峽水庫屬于典型的河道型水庫,上至朱沱,下至宜昌三斗坪壩址,全長700 多km ,上下游水位落差達(dá)30 m ,因此,庫區(qū)任何水位站的水位都不能準(zhǔn)確反映

6、三峽水庫的水位變化過程。2) 目前選取的水位代表站為壩上的鳳凰山站,該站離大壩較近,受泄流閘門啟閉和發(fā)電負(fù)荷調(diào)整等影響,其水位有時(shí)會(huì)出現(xiàn)比上游鄰近站的水位還高,水位過程波動(dòng)也較大。3) 三峽水庫庫容太大,水位因子極為敏感,只要略微變化,根據(jù)水位庫容曲線查得的庫容差相當(dāng)大,對(duì)應(yīng)的折算流量也就很大。1 三峽入庫流量計(jì)算方法1. 1 入庫流量界定對(duì)于水庫的入庫流量,一般有2 種定義:“同時(shí)不同地”入庫流量和“同地不同時(shí)”入庫流量。“同地不同時(shí)”入庫流量是指同一地點(diǎn)(斷面) 不同時(shí)間的流量序列所組成的流量過程。這樣定義的入庫流量過程既與斷面位置有關(guān),又與水庫泄流過程有關(guān),因此,不能正確反映入庫洪水特征

7、。“同時(shí)不同地”入庫流量指的是單位時(shí)間(秒) 內(nèi)不同地點(diǎn)匯集到水庫的水量。即當(dāng)壩址以上干流和主要支在水庫壅水末端附近有水文站,且控制水庫周邊以上流域面積較大,資料又比較完整可靠時(shí),可分別推算干支流和區(qū)間各部分的流量,然后疊加即得入庫流量。這種方法概念明確,是目前國內(nèi)外常用的界定方法,即可近似反映受水庫水面線影響條件下的壩址天然流量過程,同時(shí)也可保證水庫水量平衡方程在水調(diào)業(yè)務(wù)應(yīng)用中的一致性。因此,目前三峽水庫入庫流量采用該方法進(jìn)行界定1. 2 基本原理基于水量平衡原理,反推計(jì)算入庫流量方法為:式中:t 為計(jì)算時(shí)段長,單位為s ; qt 為時(shí)段平均出庫流量,單位為m3 / s ; Qt 為時(shí)段平均

8、入庫流量,單位為m3 / s ;V t ,V t + 1 分別為時(shí)段始末水庫庫容,單位為m3 。1. 3 計(jì)算方法1. 3. 1 靜庫容法在2007 年6 月份以前,三峽水庫出入庫計(jì)算采用靜庫容法進(jìn)行計(jì)算。以鳳凰山站作為出入庫計(jì)算的上游代表站,根據(jù)三峽水庫設(shè)計(jì)水位庫容曲線進(jìn)行時(shí)段始末水庫庫容查算。其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算較簡單,由鳳凰山站水位變化即可判斷壩址斷面流量與出庫流量的差異;缺點(diǎn)是入庫流量的變化不能代表真正的入庫水量的變化,只能代表壩址斷面流量的變化。該流量受水庫調(diào)度的影響較大,入庫流量跳動(dòng)很大,在枯水期流量很小時(shí),計(jì)算流量會(huì)出現(xiàn)負(fù)值,對(duì)入庫流量的確定帶來困難。1. 3. 2 分段庫容法(近似動(dòng)庫

9、容法)經(jīng)過對(duì)三峽水庫上游14 個(gè)遙測水位站進(jìn)行分段計(jì)算和對(duì)比分析,從2007 年6 月開始,三峽水庫入庫流量計(jì)算采用分段庫容法進(jìn)行計(jì)算。分段庫容法以每段的平均水位分別查各段的水位庫容曲線得到分段庫容,累加計(jì)算時(shí)段始末水庫庫容,從而得到水庫庫容變化量。2007 年6 月2007 年12 月采用3 段法(鳳凰山秭歸奉節(jié)寸灘) 。三峽水庫蓄水至156 m 運(yùn)行后,根據(jù)條件變化和研究成果,從2008 年1 月1 日開始采用8 段法(鳳凰山秭歸巴東巫山奉節(jié)云陽萬縣石寶寨寸灘)進(jìn)行計(jì)算。三峽水庫沿程水位站分布如圖1 所示。圖1 三峽水庫沿程水位遙測站分布圖該算法的優(yōu)點(diǎn)是入庫流量能真正反映入庫水量的變化,計(jì)

10、算入庫流量跳動(dòng)明顯減小,即使在枯水期也不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值,提高了入庫流量確定的準(zhǔn)確性;缺點(diǎn)是計(jì)算相對(duì)較復(fù)雜,采用多個(gè)遙測站水位進(jìn)行計(jì)算,對(duì)遙測站的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求較高。三峽分段法與靜庫容法計(jì)算入庫流量變幅對(duì)比如圖2 三峽分段法與靜庫容法計(jì)算入庫流量變幅對(duì)比二，重慶水段流場問題摘要：基于圣維南方程組，采用隱式差分格式求解，建立了一維流場模型，計(jì)算了三峽庫區(qū)重慶段，從寸灘斷面到市域出口共500余km長江干流江段整體水流特征) 對(duì)三峽成庫后" 個(gè)典型蓄水位條件下重慶段水流狀態(tài)進(jìn)行了模擬預(yù)測) 預(yù)測結(jié)果表明：三峽水庫蓄水后，壩前156 水位條件下，回水區(qū)水面寬度是建庫前的3 倍左右，斷面平均

11、流速僅為建庫前的1/3左右；壩前175水位條件下，回水區(qū)水面寬度是建庫前的3.5 倍左右，斷面平均流速僅為建庫前的1/4左右. 模擬結(jié)果反映了建庫前后長江干流一維流場的變化特點(diǎn)) 它為分析三峽水庫在不同水位運(yùn)行時(shí)對(duì)重慶段水流狀態(tài)及生態(tài)環(huán)境的影響河網(wǎng)概化一維水流計(jì)算模型以長江干流沿流向長度為空間坐標(biāo)，在一定距離和支流匯入口處分段) 段內(nèi)流量、流速、水力坡降等參數(shù)保持一致) 根據(jù)河床數(shù)字地形圖提供的斷面劃分精度，計(jì)算江段長度1.0到2.0km計(jì)算范圍共劃分計(jì)算江段!"! 段363 計(jì)算江段起點(diǎn)斷面和終點(diǎn)斷面的水面寬度確定后，計(jì)算江段內(nèi)各點(diǎn)的水面寬度在起點(diǎn)斷面和終點(diǎn)斷面的水面寬度之間線性變

12、化圖三，與升船機(jī)有關(guān)的水動(dòng)力計(jì)算與升船機(jī)有關(guān)的水動(dòng)力計(jì)算有兩類:船舶進(jìn)出承船廂時(shí)的水動(dòng)力學(xué)計(jì)算和承船廂在升降過程中的水動(dòng)力學(xué)問題已有一些學(xué)者對(duì)三峽升船機(jī)承船廂內(nèi)的水動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行過研究。吳建康等采用有限元方法計(jì)算了船舶進(jìn)出承船廂時(shí)造成的淺水船波，研究了升船機(jī)主提升機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、承船廂縱傾振動(dòng)與承船廂中水體晃動(dòng)三者之間的耦合關(guān)系，討論了升船機(jī)在懸吊狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。王晉媛等運(yùn)用結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)三峽升船機(jī)承船廂進(jìn)行了建模。模型中鋼絲繩作為桿單元，船廂作為膜單元，處理為實(shí)體單元，對(duì)正常工況，斷鋼絲繩工況進(jìn)行了靜力學(xué)分析，溫納新等。析了濕運(yùn)升船機(jī)中船廂子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)升降過程，建立了該流固耦合系統(tǒng)的頻域求解

13、模型，用有限元方法求解。突發(fā)事故造成的承船廂內(nèi)的水體和船舶的運(yùn)動(dòng)!對(duì)整體升船機(jī)系統(tǒng)造成的動(dòng)態(tài)影響"由于這種影響通過承船廂的行為傳遞到整體系統(tǒng)的!所以從流體力學(xué)的角度出發(fā)!在模型中把承船廂從升船機(jī)的整體中分離出來!重點(diǎn)研究承船廂一旦受到擾動(dòng)!廂中的水#系泊的船舶或船隊(duì)將如何運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)又如何反饋到船廂"為此!在建摸中把承船廂的運(yùn)動(dòng)加速度作為對(duì)流體和船體運(yùn)動(dòng)的激勵(lì)!采用加速度勢(shì)作為待求變量"為了適應(yīng)船隊(duì)的計(jì)算!對(duì)自由面上的網(wǎng)格劃分作了特殊處理"作為理論和數(shù)值計(jì)算的驗(yàn)證!對(duì)不同尺度和不同數(shù)量的船舶進(jìn)行了大量的計(jì)算"四，三峽蓄水對(duì)上游流速的影響兩江夾

14、擊的重慶自然是洪水滔天，連著名景觀朝天門都被洪水淹沒好幾米深。長江重慶段水流處于高位，主要的原因可能有兩個(gè)，一個(gè)是洪水過大，這個(gè)不用多說；另外一個(gè)原因，可能就是洪水速度過慢，在河床寬度一定的情況下，勢(shì)必造成水位升高，以此來順利泄洪。 為什么洪水過大，這個(gè)是上天決定的，我們大家估計(jì)都沒有辦法控制。至于流速的快慢，可能就比較復(fù)雜了，影響河流流速的主要原因是什么呢？和下游的三峽大壩是否有關(guān)系呢？關(guān)于這個(gè)話題，最近一段時(shí)間，魏東平老師曾經(jīng)以三峽水庫與上游水位簡單討論過，今天武際可老師也以從流體力學(xué)看三門峽和三峽大壩進(jìn)行了討論。水利不是我的專業(yè)，流體力學(xué)我也只是簡單的接觸了一些，故此文僅從一個(gè)簡單的例子

15、和基本的模型來分析一下蓄水對(duì)上游河流流速的影響，權(quán)作狗尾續(xù)貂吧。 下面再通過一個(gè)簡單的模型說明問題。在此模型中，CA段表示上游，中間表示水庫，DE段表示下游。對(duì)于上游部分，如果水庫的水位高過河床，比如AB河段，河流的流速，肯定是受影響的。而自B以上部分，我個(gè)人認(rèn)為是影響不大。C處的流速主要由其自上游來水量的大小，流速，河川的寬度決定，和下游水庫的水面高度，關(guān)系不是很大。再來繼續(xù)探討重慶的情況。下圖為從搜狐上搜到的今天的長江水位的標(biāo)志圖。 從圖中我們可以看到，長江三峽壩前水位為156.82米，重慶的水位為181.02米。兩者之間的差是24.2米。那么通過此數(shù)據(jù)我們可以得到以下推論：1）

16、如果長江重慶段水深超過了24.1米，也就是壩前水位超過了江底的海拔位置，那么三峽大壩影響了重慶市的泄洪。三峽應(yīng)該加大下泄量，迅速降低壩前水位和整個(gè)庫區(qū)水位，促進(jìn)長江重慶段往下游泄洪。2）如果長江重慶段的水深只有10米左右，也就是江底的海拔位置還遠(yuǎn)高于壩前水位，那么三峽蓄水對(duì)重慶的泄洪估計(jì)會(huì)產(chǎn)生一定影響。3）如果三峽壩前水位在145米左右，對(duì)長江重慶段的泄洪，應(yīng)該影響不大。4）大壩蓄水對(duì)淹沒區(qū)內(nèi)的流速所產(chǎn)生的影響比較大。 巍巍三峽，難得幾言描之，寥寥數(shù)語，權(quán)作管中窺豹！五,孔口出流問題概述：孔口、管嘴流體輸送過程中測定過流能力的泄流裝置，也是工程上常見的水利現(xiàn)象?？卓诔隽鳎涸谌萜鞅谏祥_一個(gè)形狀規(guī)

17、則的孔，液體經(jīng)孔口流出的水利現(xiàn)象。（如蓄水池排水口出流） 薄壁孔口：2d 厚壁孔口：>2d，按管嘴考慮。 小孔口：d<< 大孔口：d >>管嘴出流就是在孔口上連接一段很短的管子，流體從此管流出應(yīng)用：水利工程上的閘孔，路基下的有壓涵管，水力采煤用的水槍，消防用的龍頭，汽油機(jī)中的汽化器，柴油機(jī)中的噴嘴，火炮中的駐退機(jī)，車倆中的減震器，噴射泵以及人工降雨器。機(jī)械制造的液壓技術(shù)及礦山機(jī)械液壓傳動(dòng)中的換向閥、減壓閥、節(jié)流閥、溢流閥等都屬于孔口或管嘴的出流問題，在自動(dòng)控制的噴嘴擋板、阻尼器等處也同樣會(huì)遇到孔口出流的問題。三峽工程攔河大壩為混凝土重力壩，全長2309.47米，壩

18、頂海拔高程185米，實(shí)際澆筑最大高度為181米。泄洪壩段位于河床中部，兩側(cè)為電站壩段和非溢流壩段，前緣總長483米。從上向下依次設(shè)有3層孔門：上部為22個(gè)泄洪表孔，中部設(shè)有23個(gè)泄洪深孔，其主要作用是泄洪；下部設(shè)有22個(gè)底孔，其作用為臨時(shí)泄洪和導(dǎo)流明渠截流之后過水。三峽工程最大泄洪能力可達(dá)102500立方米/秒，可宣泄可能出現(xiàn)的最大洪水。三峽大壩深孔泄洪 駐退機(jī) 雙向作用筒式減振器示意圖 飛機(jī)起落架6.1 薄壁孔口出流一、小孔口出流公式（20分鐘）如圖所示，液體在壓強(qiáng)差的作用下經(jīng)過薄壁孔口出流時(shí)，由于流線不能突然折轉(zhuǎn)，故從孔口流出后形成一個(gè)流束直徑最小的收縮斷面cc，收縮斷面的面積Ac與孔口斷

19、面面積A之比稱為孔口的收縮系數(shù)，用Cc表示，則 對(duì)圖中的1-1和c-c斷面列伯努利方程式,令 =1，則 孔板流量計(jì)因?yàn)?整理得式 式中， 孔口的流速系數(shù)。從孔口流出的流量為: 孔口的流量系數(shù)。如果是在水位差或是在水頭H作用下的孔口出流，則重力作用下的孔口出流公式為 二、孔口出流系數(shù)（15分鐘） 孔口出流性能的主要標(biāo)志是它的流速系數(shù)、流量系數(shù)、收縮系數(shù)與阻力系數(shù)。這些統(tǒng)稱為孔口的出流系數(shù)。 1流速系數(shù)如果經(jīng)孔口流動(dòng)沒有能量損失，孔口的阻力系數(shù)0，則孔口的理想流速應(yīng)該是 于是 這說明流速系數(shù)的物理意義就是實(shí)際流速與理想流速之比。2流量系數(shù) 這說明流量系數(shù)的物理意義就是實(shí)際流量與理想流量之比。按(6

20、13)式，通過流量與H、A的測定，很容易得出流量系數(shù)Cq的實(shí)驗(yàn)值。當(dāng)Re105時(shí)，Cq=0.62。3收縮系數(shù)與阻力系數(shù)用實(shí)驗(yàn)得出的Cq與Cv，可以算出收縮系數(shù) 當(dāng)Re 105時(shí)，Cc0.64， 當(dāng)Re 105時(shí)，0.06。三、大孔口的出流公式常用于孔板流量計(jì)中（5分鐘）當(dāng)d并非遠(yuǎn)小于D時(shí)，則管道側(cè)壁與孔口外圓周靠近，這時(shí)從孔口流出時(shí)，其收縮程度大為減輕，或者說大孔口的收縮系數(shù)較大。大孔口收縮系數(shù)取決于孔口直徑與管道直徑之比。大孔口出流公式表面上看起來與小孔口公式的形式是完全相同的。但大孔口的流速系數(shù)、流量系數(shù)、以及收縮系數(shù)均與小孔口不同，Cc、Cv、Cq均隨d/D的增大而增大，也就是說孔口越大

21、，它的Cc、Cv、Cq三個(gè)系數(shù)值也越大。大孔口的性能主要通過它的三個(gè)系數(shù)來表現(xiàn)，有大孔口的流量系數(shù)Cq實(shí)驗(yàn)值和突然縮小的收縮系數(shù)Cc與阻力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值。6.2 厚壁孔口出流當(dāng) 時(shí)稱為厚壁孔口，或外伸管嘴。一、厚壁孔口出流公式（10分鐘）厚壁孔口出流管嘴出流 如圖，厚壁孔口在入口處形成內(nèi)收縮，總阻力系數(shù)包括三個(gè)組成部分。列11、22斷面上的伯努利方程式，令l，則對(duì)厚壁小孔口 流速系數(shù) 流量 流量系數(shù) 厚壁孔口出流公式與薄壁孔口出流公式在形式上仍然是完全一致的只是它的流速系數(shù)、流量系數(shù)與薄壁孔口不同而已。二、厚壁孔口的出流系數(shù) 厚壁孔口的總阻力系數(shù)12e。其中入口阻力系數(shù)1可根據(jù)薄壁孔口的來計(jì)算為

22、0.146，突然擴(kuò)大阻力系數(shù)2可按包達(dá)定理計(jì)算為0.316，沿程當(dāng)量阻力系數(shù)e=0.04，則阻力系數(shù)0.146+0.316+0.04=0.5流量系數(shù) 因?yàn)楹癖诳卓跊]有外收縮，其收縮系數(shù)Cc1，故流量系數(shù) 三、孔口與管嘴出流性能的比較從上述情況知道，不論薄壁、厚壁，也不論大孔、小孔，孔口出流的公式都可以寫成同樣形式，關(guān)鍵在于它們的出流系數(shù)各自不同。工程上常用的孔口與管嘴有下圖所示的幾種。其中從左向右分別稱為(1)薄壁孔口，(2)厚壁孔口或外伸管嘴，(3)內(nèi)伸管嘴，(4)收縮管嘴，(5)擴(kuò)張管嘴，(6)流線形管嘴。例：水箱中用一帶薄壁孔口的板隔開，孔口及兩出流管嘴直徑均為d=100mm，為保證水位

23、不變，流入水箱左邊的流量qV=80L/s，求兩管嘴出流的流量q1、q2解：設(shè)孔口的流量為qV 對(duì)管嘴 連續(xù)性方程 解得 孔口與管嘴的比較 比較結(jié)果：1、厚壁孔口或外伸管嘴 流速系數(shù)小于薄壁孔口，因此速度也小于薄壁孔口；阻力系數(shù)大于薄壁孔口，所以阻力遠(yuǎn)大于薄壁孔口；流量系數(shù)大于薄壁孔口，所以流量大于薄壁孔口。流量大于薄壁孔口的物理原因：在收縮斷面處存在真空度，這個(gè)真空度如同一個(gè)小水泵一樣，有自水源向外抽吸液體的作用對(duì)水來說，防止接近汽化壓力而允許的真空度不應(yīng)超過7m水柱，則圓柱形外管嘴的作用水頭H0的極限值是 圓柱形外管嘴的正常工作條件是： (1)收縮斷面處的真空度hv<7m水柱，或作用水

24、頭H09m (2)管嘴長度l =（24）d。2內(nèi)伸管嘴 它與外伸管嘴的差別是阻力較大，適合裝置于外形需隱蔽之處。但與外伸管嘴相比，它的流速和流量大約要降低15左右。3收縮管嘴 這種管嘴除內(nèi)收縮以外，在出口處還有外收縮，它的特點(diǎn)是內(nèi)收縮后不需過分?jǐn)U張，因而阻力較小。這種管嘴流速系數(shù)較大，出口速度是這幾種管嘴中最高的。在=1314°時(shí)，不但出口速度大，而且有相當(dāng)?shù)牧髁?，這時(shí)的動(dòng)能達(dá)到最大值，如果繼續(xù)增大，雖然速度提高，但流量要減小。這種管嘴最適用于需要大動(dòng)能而不需要大流量的場所，如水力采煤，水力噴沙，水力遠(yuǎn)射，沖擊式水輪機(jī)噴管等。5擴(kuò)張管嘴 它的擴(kuò)張阻力大，因而流速系數(shù)和流速皆小，在=5

25、7° 時(shí)阻力最小，為最佳擴(kuò)張角。再大則流線脫離壁面形成薄壁孔口o 這種管嘴的真空度比外伸管嘴更大，因而它有更大的抽吸能力，它的流量系數(shù)表面上看來只有0.45，但這是對(duì)出口斷面而言的，如果折合成其入口斷面的數(shù)值，則流量系數(shù)是很大的，這是幾種管嘴中流量最大的一種，它適用于大流量而低流速的場所，水輪機(jī)的尾水管、噴射水泵、文丘里流量計(jì)等均采用擴(kuò)張管嘴。 6流線形管嘴它的阻力最小，不收縮，不易產(chǎn)生氣穴，流線不脫離壁面，適用于減小阻力、減小干擾等情況，但加工需圓滑。63 孔口及機(jī)械中的氣穴現(xiàn)象概述：氣穴現(xiàn)象：由于壓強(qiáng)降低而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。節(jié)流孔口處的液體速度比較大，壓強(qiáng)往往出現(xiàn)真空度，當(dāng)這種真空度增大到一定程度以后，液體中溶解的空氣首先要分離成氣泡，從液體中游離出來。壓強(qiáng)再降低，真空度再增大，甚至液體本身也會(huì)汽化，形成所謂氣穴現(xiàn)象。氣穴產(chǎn)生的條件：局部地區(qū)的低壓和高速。水泵、油泵的入口處；虹吸管關(guān)的最高管段；外伸管嘴流束的縮徑處。節(jié)流孔口處。氣穴的危害：輕則妨礙流動(dòng)性能；重則伴生氣蝕，發(fā)生機(jī)械性的損傷和化學(xué)性的腐蝕。有時(shí)破壞機(jī)件，有時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈噪音和振動(dòng)。 一、節(jié)流氣穴研究表明：節(jié)流口前后壓強(qiáng)比p1/p2=3.5是產(chǎn)生氣穴的界限，為了避免產(chǎn)生氣穴必須使。這就是避免節(jié)流口氣穴的關(guān)鍵。液壓元件中易發(fā)生。 由 得 判別有無氣穴