第五章 孔口管嘴出流及管路計算

1、第六章第六章 孔口管嘴出流及管路計算孔口管嘴出流及管路計算主主要要內(nèi)內(nèi)容容第一節(jié)第一節(jié) 孔口出流孔口出流第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計算管路水力計算第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流 孔口的分類d21s薄壁孔口ds4d3 s厚壁孔口dsdL管嘴L=(34)d 截面上各點靜水頭差異大，不能忽略（截面上各點靜水頭差異大，不能忽略（dH/10）截面上各點靜水頭差異小，可以忽略截面上各點靜水頭差異小，可以忽略（dH/10）液體通過孔口流入大氣液體通過孔口流入大氣液體通過孔口流入液體空間液體通過孔口流入液體空間第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流一、小孔口自由出流一、小孔口自由出流

2、wcccahgvgpgvgpH20222111第一節(jié)第一節(jié) 孔口出流孔口出流 列能量方程gvhcw220gvgvHcc2)(220211令gvHH221100021gHvcc0022gHAgHAAvqccv第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流取為流速系數(shù)00111c02 gHvc 流量計算gvgvgvgpHgvgpHcc222221202222221111二、小孔口淹沒出流二、小孔口淹沒出流01021gHvc令gvgvHHH222222112100022gHAgHAAvqccv 流量計算第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流三、小孔口的收縮系數(shù)及流量系數(shù)三、小孔口的收縮系數(shù)及流量系數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 液

3、體的出流液體的出流 全部收縮孔口 不完全收縮孔口 非全部收縮孔口四、大孔口的流量系數(shù)四、大孔口的流量系數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流如果壁厚如果壁厚 或或側(cè)壁孔口處接一段長側(cè)壁孔口處接一段長的圓管時，此時流動情況的圓管時，此時流動情況為管嘴出流。為管嘴出流。4d3一、圓柱形外管嘴出流一、圓柱形外管嘴出流特點：水流入嘴嘴時如同孔口出流一樣，管流股也發(fā)生收縮，特點：水流入嘴嘴時如同孔口出流一樣，管流股也發(fā)生收縮，存在著收縮斷面存在著收縮斷面CC，爾后流股逐漸擴張，至出口斷面上完全，爾后流股逐漸擴張，至出口斷面上完全充滿管嘴斷面流出。充滿管嘴斷面流出。第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流1、管嘴出流

4、流、管嘴出流流量量以管嘴中心線為基準線，列以管嘴中心線為基準線，列1-1及及b-b斷面伯努利方程：斷面伯努利方程：gVgVgVH22222211第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流令gvHH22110管嘴出口速度為管嘴出口速度為00221gHgHVn002gHA2gHAVAQnnu管嘴流量由于出口斷面由于出口斷面b-b流股完全充滿（不同于孔口）流股完全充滿（不同于孔口）,u1nn則,10.5取銳緣進口表達式完全相同，但02gHAQ0.62nu與孔口出流孔口出流1.320.620.82孔口管嘴第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流2、管嘴內(nèi)的真空作用、管嘴內(nèi)的真空作用在在C-CC-C斷面前后流股與管壁分離，中

5、間形成渦旋區(qū)，產(chǎn)生斷面前后流股與管壁分離，中間形成渦旋區(qū)，產(chǎn)生負壓，出現(xiàn)了管嘴真空現(xiàn)象。相當(dāng)于使負壓，出現(xiàn)了管嘴真空現(xiàn)象。相當(dāng)于使H H0 0增大，促使出流增大，促使出流流量增大。流量增大。第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流列列c-c及及b-b斷面伯努利方程：斷面伯努利方程：gVgVgpgVgpaccc22221221vAAvcccgvgvgvgpgpac22221222第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流gvgvgvgpgpac2222122202gHv0222Hgv02211Hgpgpac82. 064. 00 . 1，取075. 0Hgpgpac075. 0Hgppgpcavm3 . 975. 0

6、70H管路水力計算概述管路水力計算概述 管徑和管壁粗糙度相同的一根管子或這樣的數(shù)管徑和管壁粗糙度相同的一根管子或這樣的數(shù)根管子串聯(lián)在一起的管道系統(tǒng)叫根管子串聯(lián)在一起的管道系統(tǒng)叫簡單管道。簡單管道。1.管路計算有管路計算有三類計算問題：三類計算問題：第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計算管路水力計算 1）已知管路布置及流量）已知管路布置及流量Q，確定管徑，確定管徑d和進行水頭損失計算。和進行水頭損失計算。 2）已知流量）已知流量Q和作用壓頭和作用壓頭H，確定管徑，確定管徑d。 3）已知直徑）已知直徑d和作用壓頭和作用壓頭H，確定流量，確定流量Q。第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計算管路水力計算第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計

7、算管路水力計算管路計算中常用術(shù)語管路計算中常用術(shù)語 1 1）長管和短管（速度水頭與局部水頭損失小于）長管和短管（速度水頭與局部水頭損失小于沿程損失的沿程損失的5%5%按短管計算）按短管計算） 2 2）標準管徑）標準管徑 3 3）經(jīng)濟流速）經(jīng)濟流速第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計算管路水力計算水力計算水力計算列列1-1及及2-2斷面伯努利方程：斷面伯努利方程：wahgvgpgvgp202H2221awhgvH222對于短管：對于短管：gvdlhhhjfw222428Qgddlhw2SQhw對于氣體管路：對于氣體管路：2gSQhw第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計算管路水力計算對于長管：對于長管：fwhhH2528

8、lQdghhfw令：令：管道比阻528dgA第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計算管路水力計算由不同直徑或粗糙度的由不同直徑或粗糙度的簡單管道連接在一起的簡單管道連接在一起的管道叫做管道叫做串聯(lián)管道串聯(lián)管道1. 1.流量關(guān)系：流量關(guān)系：通過串聯(lián)管道通過串聯(lián)管道各管段的各管段的流量是相同流量是相同的。的。Q0CBAQQQQ2.2.阻力損失關(guān)系：阻力損失關(guān)系：串聯(lián)管路系統(tǒng)的總水頭損失（壓頭）損失串聯(lián)管路系統(tǒng)的總水頭損失（壓頭）損失等于各管段水頭損失之和。等于各管段水頭損失之和。wCwBwwhhhhA222CCBBAAwQSQSQSh第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計算管路水力計算由不同直徑或粗糙度的由不同直徑或粗糙度的

9、簡單管道連接在一起的簡單管道連接在一起的管道叫做管道叫做串聯(lián)管道串聯(lián)管道1. 1.流量關(guān)系：流量關(guān)系：321QQQQ2.2.阻力損失關(guān)系：阻力損失關(guān)系：并聯(lián)管路系統(tǒng)的總水頭損失（壓頭）損失并聯(lián)管路系統(tǒng)的總水頭損失（壓頭）損失等于各管段水頭損失。等于各管段水頭損失。w3w21wwhhhh2233221211iiQSQSQSQS第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計算管路水力計算332211shshshshwwww3211111ssss131313321221;ssQQssQQssQQ3213211:1:1:sssQQQ流量分配規(guī)律流量分配規(guī)律第四節(jié) 流體通過縫隙液流動一、平行平板縫隙一、平行平板縫隙v圖示為在

10、兩塊平行平板所形成的縫隙間充滿了液體，縫隙高度為h，縫隙寬度和長度為b和l，且一般恒有bh和lh。1.1.平行平板縫隙（壓差和剪切共同作用）平行平板縫隙（壓差和剪切共同作用）p平行六面體在平行六面體在x方向的受力平衡方程式為方向的受力平衡方程式為xdyppxdypd)d(d)(d整理后得整理后得, 而而xpydddd dydu xpyudd1dd22因此有因此有212dd21CyCyxpu 積分后得積分后得在縫隙流中壓力沿運動方向的變化率是一常數(shù)，有在縫隙流中壓力沿運動方向的變化率是一常數(shù)，有 -ppdppdxll21 yhupyhlyu02p速度表達式速度表達式由邊界條件，由邊界條件，,; 0, 00uuhyuy和xphhuCdd20102C2.2.兩板之間無相對運動（壓差流）兩板之間無相對運動（壓差流）p壓差作用下流量壓差作用下流量plbhq123注意：注意：當(dāng)動平板相對于固定平板運動的方向和壓差方向相當(dāng)動平板相對于固定平板運動的方向和壓差方向相同時取同時取“+”+”號號 ，反之取，反之取“”號。號。p流量表達式流量表達式03000212)ybd21(dubhplbhyhupyhlbyubqh3.3.兩板之間無壓差（剪切流動）兩板之間無壓差（剪切流動）0 2ubhq 二、環(huán)形縫隙1.流經(jīng)同心環(huán)形縫隙的流量F流量