工程流體力學(xué)孔口管嘴有壓流動(dòng)

工程流體力學(xué)孔口、管嘴和有壓管道流動(dòng) 孔口、管嘴和有壓管道流動(dòng)§6.1

概述§6.2孔口及管嘴恒定出流§6.3短管的水力計(jì)算§6.4長管的水力計(jì)算§6.6

離心式水泵及其水力計(jì)算孔口、管嘴和有壓管道流動(dòng)(4學(xué)時(shí)）一、本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)

1.孔口、管嘴出流的特點(diǎn)。

本章為連續(xù)性方程、伯努利方程和水頭損失規(guī)律的具體應(yīng)用。2.孔口、管嘴出流的水力計(jì)算。

3.有壓管路的連接特點(diǎn)和計(jì)算特點(diǎn)。4.有壓管路的水力計(jì)算?！?.1概述

孔口小孔口大孔口

管嘴

管路短管長管簡單管路復(fù)雜管路復(fù)雜管路串聯(lián)管路并聯(lián)管路管網(wǎng)枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)工程實(shí)例真空輸水：世界上最大直徑的虹吸管(右側(cè)直徑1520毫米、左側(cè)600毫米),虹吸高度均為八米，猶如一條巨龍伴游一條小龍匐臥在浙江杭州蕭山區(qū)黃石垅水庫大壩上，尤為壯觀，已獲吉尼斯世界紀(jì)錄。我國最大的倒虹吸管§6.2孔口及管咀恒定出流一.孔口出流的計(jì)算

計(jì)算特點(diǎn):

出流特點(diǎn):收縮斷面1.自由式出流從1→c建立伯努利方程，有式中：

為孔口流速系數(shù)，對(duì)于小孔口，式中：

、分別為孔口收縮系數(shù)和流量系數(shù)，對(duì)于小孔口：2.淹沒式出流從1→2建立伯努利方程，有（與自由式出流完全相同）3.影響收縮的因素

形狀

位置二.管嘴出流的計(jì)算

計(jì)算特點(diǎn):

出流特點(diǎn):在c-c斷面形成收縮，然后再擴(kuò)大，逐步充滿整個(gè)斷面。從1→2建立伯努利方程，有式中：

為管嘴流速系數(shù)，式中：

為管嘴流量系數(shù)，

在H、d

分別相同情況下，與孔口出流比較：，但

管嘴正常工作條件①②一.計(jì)算特點(diǎn)1.已知H、d，求Q（校核）§6.3短管的水力計(jì)算二.計(jì)算類型2.已知Q、d，求H（設(shè)計(jì)）3.已知Q、H，求d（設(shè)計(jì)）

水泵吸水管的水力計(jì)算三.實(shí)例分析計(jì)算內(nèi)容：水泵的安裝高度從1→2建立伯努利方程，有式中：為允許真空度，一般實(shí)際的安裝高度只要小于或等于，即可。虹吸管的水力計(jì)算

計(jì)算內(nèi)容:流量Q的確定及頂部斷面真空度的校核。從1→3建立伯努利方程，有Q=Av

從1→2建立伯努利方程，有工程上規(guī)定：虹吸管中最大真空度不能超過7~8m水柱。一.計(jì)算特點(diǎn)§6.4長管的水力計(jì)算二.計(jì)算類型（與短管相同）1.2.可略去不計(jì)三.簡單管路1.定義：d、Q沿程不變的管路，稱為簡單管路。2.水力關(guān)系

伯努利方程上式說明：全部作用水頭均消耗在沿程水頭損失上。

連續(xù)性方程3.關(guān)于的計(jì)算式中稱為比阻。四.串聯(lián)管路1.定義：由d不同的若干段管順次聯(lián)接的管路，稱為串聯(lián)管路。2.水力關(guān)系

（能量關(guān)系）

（流量關(guān)系）五.并聯(lián)管路1.定義：在兩節(jié)點(diǎn)間并設(shè)兩條以上的管路，稱為并聯(lián)管路，其目的是提高供水的可靠性.2.水力關(guān)系

（流量關(guān)系）

（能量關(guān)系）例求通過圖示管道A、B、C中的流量和D點(diǎn)的壓強(qiáng)。其中dA=dB=150mm，lA=680m，lB=550m，dC=200mm，lC=1300m，λ=0.028，Z1=60m，Z2=40m，Z3=17m。例如圖所示長管串聯(lián)管路ac、cb與串聯(lián)管路ad、db并聯(lián)，已知流入此管路系統(tǒng)的流量Q=15cm3/s，液體的運(yùn)動(dòng)黏度ν=0.0131cm2/s，內(nèi)徑Dac=Dad=5mm，Dcb=Ddb=10mm，長度Lac=Lad=1000cm，Lcb=Ldb=500cm。試求ab段的沿程水頭損失hf。

§6-6離心式水泵及其水力計(jì)算1．離心式水泵的工作原理2．離心泵性能參數(shù)

流量Q；揚(yáng)程H；功率N，水泵的功率又分為軸功率Nx和有效功率Ne；效率η；

轉(zhuǎn)速n；允許吸水真空度[hv]。3．水力計(jì)算

工程中有關(guān)水泵的水力計(jì)算問題包括：水泵安裝高度計(jì)算（見§6-3節(jié)）；水泵揚(yáng)程計(jì)算及水泵軸功率的確定；水泵工況分析。（1）水泵揚(yáng)程的確定由伯努利方程可得水泵揚(yáng)程計(jì)算式上式表明，在管路系統(tǒng)中，水泵的揚(yáng)程H用于使水提升幾何給水高度和克服管路中的水頭損失。

計(jì)算出水泵揚(yáng)程后，可根據(jù)水泵特性曲線求得水泵實(shí)際抽水量Q，則水泵的有效功率可由式（6-50）求得，軸功率為（2）水泵工況分析水泵的工況分析即是確定水泵的工作點(diǎn)。水泵工作點(diǎn)是水泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)。水泵性能曲線：在轉(zhuǎn)速n一定的情況下，水泵的揚(yáng)程H、軸功率Nx、效率η與流量Q的關(guān)系曲線。令則上式可表示為以Q為自變量，繪出H~Q關(guān)系曲線，即為管路特性曲線。管路特性曲線：

工作點(diǎn)的確定：將水泵性能曲線和管路特性曲線按同一比例繪在同一張圖上，兩條曲線的交點(diǎn)即為水泵的工作點(diǎn)。

水泵的Q~H性能曲線表示水泵在通過流量為Q時(shí)，泵對(duì)單位重量液體提供的能量為