《流體力學(xué)與流體機(jī)械》 課件 模塊五 管路計(jì)算

模塊五

管路計(jì)算演講人流體在管路中的流動(dòng)應(yīng)用非常廣泛。本模塊著重介紹管路的布置、受水擊的壓力及總流伯努利方程和能量損失方程在管路計(jì)算中的應(yīng)用，最后介紹明渠流的計(jì)算。項(xiàng)目一管路計(jì)算的基本方法【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解有壓管路的布置分類；掌握簡單管路、串聯(lián)管路、并聯(lián)管路、分支管路計(jì)算的基本方法。按管路的布置分按布置可將管路分為簡單管路和復(fù)雜管路兩類：直徑沿程不變而且沒有分支的管路稱為簡單管路；不符合簡單管路條件的均為復(fù)雜管路。復(fù)雜管路都是由若干條簡單管路以一定方式組合而成的。按組合形式不同，又可分為串聯(lián)管路、并聯(lián)管路和分支管路，如圖5-1（a）至圖5-1（c）所示。圖5-1復(fù)雜管路簡單管路圖5-2簡單管路利用式（5-1）可以解決工程中以下三類問題：串聯(lián)管路將直徑不同的簡單管路首尾相接便構(gòu)成串聯(lián)管路。所以，串聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條管路中的流量相等，等于總流量；各管路的水頭損失之和等于管路的總損失，即下面以例題的形式來說明串聯(lián)管路的計(jì)算。圖5-3礦井排水管路并聯(lián)管路并聯(lián)管路是由若干條簡單管路（或串聯(lián)管路）首、尾分別連接在一起而構(gòu)成的。如圖5-4所示。根據(jù)以上的分析，并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：解：先求各支管的管阻由式（5-4）得并聯(lián)等效管的管阻為：

圖5-4并聯(lián)管路分支管路圖5-5分支管路解：（1）列斷面0-0和1-1間的伯努利方程：不計(jì)管2出口動(dòng)能，寫出斷面0—0和2—2的伯努利方程，即從此例看出，分支管路的計(jì)算并不復(fù)雜，但要特別注意水頭損失是分段計(jì)算。即在分支點(diǎn)或泄流點(diǎn)前、后的損失應(yīng)分別計(jì)算。分支管路圖5-6泄流、分支管路習(xí)題與思考題1.有壓管路按布置和計(jì)算特點(diǎn)怎樣分類？圖5-7習(xí)題3圖圖5-8習(xí)題4圖項(xiàng)目二有壓管路中的水擊【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解水擊現(xiàn)象和水擊的傳播；掌握水擊強(qiáng)度的計(jì)算及減弱水擊的措施。習(xí)題與思考題在有壓管路中流動(dòng)的液體，如因某種原因（如閥門突然關(guān)閉，水泵突然停轉(zhuǎn)等）使其速度瞬間改變，必然引起管中液體的壓力急劇變化。對管道或其他管件來說，液體壓力的交替劇變好比使它們受到了液體的錘擊。我們把管路中因某種原因使液體壓力交替劇變這一現(xiàn)象稱為水擊錘擊，簡稱水擊。水擊現(xiàn)象和水擊壓力的傳播圖5-9水擊現(xiàn)象水擊現(xiàn)象和水擊壓力的傳播圖5-10水擊的四個(gè)過程水擊現(xiàn)象和水擊壓力的傳播logo圖5-11水擊壓力的變化水擊強(qiáng)度的計(jì)算logo圖5-12推導(dǎo)水擊強(qiáng)度用圖若為間接水擊，相應(yīng)的水擊強(qiáng)度可按下式近似計(jì)算：由此可見，關(guān)閥的時(shí)間越長。水擊壓力就越小。解：由式（5-8）得壓力波在管中的傳播速度：減弱水擊的措施從上述討論可知，水擊壓力是很大的。無論壓力是升高還是降低，都會(huì)影響管路系統(tǒng)正常工作，因此，設(shè)法減小水擊的影響是很必要的。所采取的措施有：（1）在靠近可能產(chǎn)生水擊的地方裝設(shè)蓄能器或安全閥，以縮小水擊波影響的范圍或釋放部分水擊能量。（2）盡量使閥門動(dòng)作平緩。在條件允許的情況下，延長閥門動(dòng)作的時(shí)間，避免發(fā)生直接水擊。（3）在管道上安裝調(diào)壓塔，使水擊壓力盡快衰減。實(shí)際工程中可視具體情況采取相應(yīng)措施。另外還需指出，水擊對管路系統(tǒng)雖是有害的，但它也存在有利的一面，利用水擊原理，可設(shè)計(jì)出水力揚(yáng)水器。借助自然水流的速度可將水從低位送至高位，再利用高處水的勢能進(jìn)行灌溉或發(fā)電。習(xí)題與思考題1