流體力學(xué)多媒體課件五

孔口、管嘴和管道的流動INDEX孔口出流管嘴出流簡單管道的水力計算復(fù)雜管道管網(wǎng)計算有壓管道的水擊自由紊流射流孔口出流薄壁小孔口1.自由出流列A-A、C-C斷面能量方程H0——自由出流的作用水頭物理意義：促使流體克服阻力，流入大氣的全部能量特例自由液面：PA=Pa，液面恒定：vA=0收縮斷面流速φ——孔口的流速系數(shù)，φ=0.97~0.98孔口流量全部收縮（完善收縮、不完善收縮）、部分收縮A是孔口面積，A0是孔口所在的壁面面積不完善收縮2.淹沒出流列上下游液面能量方程ζ2=1——突然擴(kuò)大阻力系數(shù)H0——淹沒出流的作用水頭物理意義：促使流體克服阻力流入到下游的全部能量特例：P1=P2=Pa，v1=v2=0收縮斷面流速孔口流量與自由出流一致H0與孔口位置無關(guān)氣體：作用壓力（略去高差）流速流量排氣吸氣應(yīng)用：孔板流量計注意：A——孔口面積，μ也可查表3.非恒定出流（以液面下降為例）等截面S容器，t時刻孔口水頭hdt內(nèi)流出體積容器減少體積容器放空：h2=0V——放空容器的體積Qmax——開始出流時最大流量放空時間是水位不下降時放空所需時間的兩倍管嘴出流l=3~4d的短管1.管嘴出流列A-A、B-B斷面能量方程H0——作用水頭流速流量真空的抽吸作用，流量增加對銳緣進(jìn)口的管嘴，ζ=0.5，2.管嘴正常使用條件防止氣蝕列C-C、B-B斷面能量方程連續(xù)性方程取解得C-C斷面真空值允許真空值H0的極限值——管嘴正常使用條件之一——管嘴正常使用條件之二3.管嘴的種類（a）圓柱外伸管嘴；（b）圓柱內(nèi)伸管嘴；（c）外伸收縮型管嘴；（d）外伸擴(kuò)張型管嘴；（e）流線型外伸管嘴類型特點ζφεμ圓柱外伸管嘴損失較大，流量較大0.50.8210.82圓柱內(nèi)伸管嘴損失大、隱蔽10.7110.71外伸收縮形管嘴損失小、速度大（消防龍頭）0.090.960.980.95外伸擴(kuò)張形管嘴損失大、流速低、壓力大（擴(kuò)壓管）40.4510.45流線形外伸管嘴損失小、動能大、流量大0.040.9810.984.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，為保證水位不變，流入水箱左邊的流量Q=80L/s，求兩管嘴出流的流量q1、q2解：設(shè)孔口的流量為q對管嘴連續(xù)性方程解得簡單管道的水力計算短管（室內(nèi)）、長管（室外，局阻不計或按%折合）1.短管的水力計算類比孔口、管嘴的作用水頭短管的作用水頭1→突擴(kuò)ζ=1，H0→H代入扔，得SH——管路阻嶄抗S2/m5Spkg/蒸m7類比電塞路：S→RH(p)→UQ2→I非圓管例：脹某鋼欺管制思風(fēng)道交，斷陳面尺弄寸為40莖0×石20養(yǎng)0m掃m2，管長80感m，Σζ=2近.5，v=10吧m/s，空氣澇溫度t=2理0℃，求壓檔強(qiáng)損寫失p解：滾解題疼步驟（1）當(dāng)量青直徑de（2）Ret=2濃0℃，υ=1渾5.鮮7×剩10-6m2/s（3）k/de鋼管弦制風(fēng)油道，k=0.傅15m濁m（4）λ由Re和k/de查莫迪受圖λ=0樂.0翅19堡5或利用條阿里特弦蘇里公計式λ=0白.0麻19杰4（5）Sp（6）p（7）選型p→1羅.2p志Q→1.趴1Q揚(yáng)程略去速墨度水頭虹吸商現(xiàn)象流速虹吸勵管正榴常工垃作條縣件最大真嚼空度列1-歪1和最站高斷載面C-C的能胞量方樓程流量最大神安裝為高度2.長管余的水戚力計竊算局部損詞失（包德括速度俱水頭）肅不計，掛損失線坐性下降橋，總水傘頭線與奔測壓管方水頭線繩重合單位長客阻抗——比阻as2/m6kg專/m8復(fù)慎雜酬管各道1.串聯(lián)菜管道類比懷電路例：奴鑄鐵鍵管長L=25潮00m，流量Q=0.忠25m3/s，作用水類頭H=2迅5m，為充分緒利用水緒頭，設(shè)晃計串聯(lián)午管道解：（1）如按蛙簡單貸長管側(cè)計算水力換計算慚表aH1=0.懷105屢→d1=4還50墨mm浪費(fèi)衣水頭查，投布資加滴大aH2=0校.1尾96敏→d2=40嚇0mm水頭古不夠（2）設(shè)計被串聯(lián)始管路d1=45敬0mm箱→L1d2=4多00遍mm辜→L2解得2.并聯(lián)崇管道類比電己路流體矩的自常調(diào)性草，阻隆力平倡衡例1：某磚兩層祖樓的屠供暖派立管嗚，管凡段1的d=20乓mm，總長20負(fù)m，Σζ1=1韻5，管段2的d=20稻mm，總長10m，Σζ2=15，管路λ=0.柔025，干管倒總流圈量Q=1踢L/縮慧s，求Q1和Q2解：并聯(lián)解得阻力閣平衡水平失羅調(diào)異程→械同程例2：流窯量Q=4L膠/s的泵從置兩個有哄初始液柜位差h=0掃.5嶺m的油買箱中仔吸油柴，在案節(jié)點A以前飲的兩授條管恩路有真相同糠的長撕度l=10猛m和直徑d=50希mm，若λ=0望.0鞋3，不計局膀部阻力第，求：（1）泵開始洪吸油時郵，每個遞油箱流傻出的流弱量q1和q2各為醉多少鍵？解：A點連蜓續(xù)性媽方程解得（1）必須pA≥0，列低辱油箱袋到A點的窄能量沿方程會出桐現(xiàn)高掉位油笨箱向挖低位醉油箱號倒灌決的現(xiàn)閥象注意瞞：因q1=0，故q2=Q，解得z≥1.餃27m（2）當(dāng)h是多焦少時潔，由英低位歉油箱稀流出坦的q2=0？（4）當(dāng)z為多高當(dāng)，高位元油箱泄?jié)蘸罂仗敋獠粫磉M(jìn)入泵內(nèi)，且境又可使淹低位油添箱可泄些空？令q2=0，解得h=1.駕27m（3）當(dāng)h>1.蕩27m時會航出現(xiàn)且什么女情況特？管俘網(wǎng)冒計閱算特點1.枝狀管邁網(wǎng)的水剃力計算遭（兩類答）（1）管網(wǎng)布供置已定絮（Li，ζ，用戶Qc，末端壓蘿力pc或hc），求di，作用壓匆力p或H——新建管靠網(wǎng)a.由連項續(xù)性偶方程質(zhì)確定陵節(jié)點更流量b.由流像量確屑定各亮管段矛管徑ve——經(jīng)濟(jì)泄流速冤（規(guī)胞范要期求）c.由控制咳線確定作搜用壓力或d.阻力平艇衡，調(diào)堂整支管喜管徑（2）管網(wǎng)布秀置和作港用壓力猶已定，栗求di——校核禽計算舉，擴(kuò)巨建管蟻網(wǎng)a.由連續(xù)個性方程差確定節(jié)肚點流量b.由控制悔線確定紅水力坡貼度l’——局部損羅失折算燒成沿程醉損失的舊長度，玩稱為局音阻的當(dāng)晚量長度聚（手冊綱可查）c.由各管鳳段J相等條獲件，計醬算各管就段管徑允和損失d.校核e.計算支達(dá)管管徑清，并進(jìn)澡行阻力禾平衡→標(biāo)殺準(zhǔn)化2.環(huán)狀管渾網(wǎng)的水昏力計算（1）節(jié)婆點方掩程（2）回國路方災(zāi)程校正流廣量ΔQ展開豎，略痛去二年階微咸量由例：兩個趴閉合回孔路的管威網(wǎng)，參各數(shù)見圖米，不計升局部阻泥力，求穩(wěn)各管段箱通過的旗流量（運(yùn)閉合差愈小于0.3脖m即可雄）解：取AB揭CD為環(huán)路1，CD衡EF為環(huán)撇路2，按順仔時針繞逐行（1）按ΣQi=0分配流問量從A點和畏最遠(yuǎn)頭點F點分配效，可誓假設(shè)（2）計旗算各號管段段損失炎并填虎表注意瘋正負(fù)煮號（3）計算員校正流量ΔQ注意法公共貍段CD環(huán)路管段假定流量Qi

Sihihi/QiΔQ管段校正流量校正后的流量Qi校正后的hi1AB+0.1559.76+1.33468.897-0.0014-0.00140.14861.3196BD+0.1098.21+0.98219.821-0.00140.09860.9548DC-0.01196.42-0.01961.960-0.0014-0.0175-0.0289-0.1641CA-0.1598.21-2.209714.731-0.0014-0.1514-2.2512Σ0.087435.410-0.1409環(huán)網(wǎng)涌計算木表環(huán)路管段假定流量Qi

Sihihi/QiΔQ管段校正流量校正后的流量Qi校正后的hi2CD+0.01196.42+0.01961.9600.0175+0.0175+0.00140.02890.1641DF+0.04364.42+0.583014.575+0.01750.05751.2049FE-0.03911.05-0.819927.330+0.0175-0.0125-0.1424EC-0.08364.42-2.332329.154+0.0175-0.0625-1.4235Σ-2.549673.019-0.1969有壓扭管道屢的水愿擊（秘水錘批）可壓縮怠、非恒狀定流1.水擊諷的物偽理過漠程水擊——流速攪突然抵改變辣，壓快力引頓起大旺幅度廊波動布的現(xiàn)仁象水擊具欲有破壞胃性第一階植段水擊速笑度a在t=l/a時到叉達(dá)管據(jù)道口第二撓階段在t=2l/a時到潔達(dá)閥慈門第三階枯段在t=3l/a時到堵達(dá)管狡道口第四階紛段在t=4l/a時到達(dá)斃閥門循環(huán)、崗衰減2.直接水很擊與間就接水擊t=2l/a——相長Ts——閥門滲關(guān)閉迅時間閥門慶處a0——水中汽聲音吃傳播舍速度樓（143吩5m/票s）ε——水的孩彈性競系數(shù)第（2×109Pa）E——管材彈揉性系數(shù)余（鋼：206刊×106kPa）δ——管材猴壁厚（1）直物接水忙擊：（2）間接特水擊：3.水擊呆的危扎害及悟減弱錢水擊蠶的措口施（1）危害旁：噪聲仍、氣蝕藥、管道惑破裂、飼危及設(shè)棒備（2）措送施a.延長閥壞門關(guān)閉功（開啟傭）時間b.減小流薯速v0c.增加管驗道彈性d.安裝鳴蓄能戀器、諒安全赤閥，膀進(jìn)行牌過載戒保護(hù)一、碗自由夕紊流諸射流量的一圍般特涉征自由暈紊流帶射流射流催質(zhì)量派逐漸脖增加救，速拐度逐款漸降糊低動量雄守恒——動力籃特征二、瞇圓形著斷面獎的射闊流1.射流半暗徑Rφ——噴口形泉狀系數(shù)咱（圓：φ=3.褲4；長條騎縫：φ=2.剃44）a——噴口桶紊流準(zhǔn)強(qiáng)度擠系數(shù)a——射流路結(jié)構(gòu)揭的幾持何特特征系株數(shù)2.射流中箏心速度vm由動量斷守恒方吉程及半爭徑經(jīng)驗裳公式通過變辭換，得3.射流狐斷面濱流量Q通過變脫換，得4.斷面平凳均流速v1由得5.質(zhì)量平菌均流速v26.核心事長度st和收縮綿角φ由vm=v0，s=st代入水射流骨中心腰速度vm表達(dá)式蜘，得工程上凳常使用源軸心附己近較高氏的速度救區(qū)，因棋此v2比v1更合適來反映射軌流軸心嚇附近的筐平均速之度由工作洋地帶船一般勻應(yīng)在宿基本亂段（初始沙段公式辮不再推果導(dǎo)）例：某曾車間安矮裝一圓擱形截面共噴嘴的鵝送風(fēng)機(jī)扁（a=0.宅08），送風(fēng)暴口直丈徑d0=0.氧4m，送風(fēng)量Q0=2m3/s，求：（1）離送風(fēng)蘭口5m處工隸作區(qū)界的射模流半依徑解：由（3）工臨作區(qū)收的流怪量（2）此處賭最大宰風(fēng)速三、證平面罵射流將圓形糠噴嘴d0（R0）換成噴遞口高度2b0（b0是噴做口的捉半高昆度）系數(shù)平面爽射流型比圓貧形射尊流具奶有更繡大的壓射出枯能力注：艱對貼雙附射霞流，耗用2b0代替b0四、差溫差辯、濃蓮差射環(huán)流射流本員身的溫描度或濃儀度與周正圍氣體達(dá)的溫度僵或濃度著有差異——除塵秒、采趁暖、呼通風(fēng)護(hù)空調(diào)雷工程熱量械、濃溝度擴(kuò)貓散比亭動量顆擴(kuò)散系要快接些，膛因此共邊界解層比灘速度立邊界鞏層發(fā)逼展要池快些僻、厚亡些（沖為簡俊化，酸常認(rèn)喉為相重同）再介紹阻一些參冠數(shù)和公膛式（以所圓斷面姑溫差射融流為例影）出口必斷面鼓溫差軸心柔上溫?fù)聿罱孛嫔险迫我稽c養(yǎng)溫差下標(biāo)“e”表示備周圍治氣體1.軸心溫歉差ΔTm由熱看力學(xué)恨可知胳，在也等壓媽情況遵下，刮射流林各橫重截面峽上相梯對焓丑值不榨變——熱力餃特征通過那變換2.質(zhì)量物平均酬溫差ΔT2對平務(wù)面射漁流濃差射炊流與溫加差射流萍公式一撲致，只躁需將溫梨度T換成啦濃度χ即可五、射椒流彎曲溫差那射流糊或濃瞧差射噴流由鑒于密友度與臉周圍橋密度波不同級，所淡受的價重力蠟與浮輔力不需平衡——射流向宿上或向麥下彎曲由牛頓鐵定律通笨過積分晉及等壓牲過程狀往態(tài)方程叮，整理Ar——阿基米涉德準(zhǔn)數(shù)通常Ar諷≥|爬0.吧00哨1|要考慮會射流彎右曲（+）——向上彎猜曲（-）——向下乞彎曲例：室減外空氣因以射流數(shù)方式，桐由位于盈熱車間貍外墻上歐離地板7m處的孔仍口送入甜，孔口犧高0.3陷5m，長12亦m，室外空計氣的溫能度為-10耐℃，室內(nèi)址空氣溫時度為20仆℃，射穩(wěn)流初吧