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水利工程论文-关于水头损失根源的水力学理论探讨.doc

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水利工程论文-关于水头损失根源的水力学理论探讨.doc

水利工程论文-关于水头损失根源的水力学理论探讨摘要:本文结合一系列真空管道输水工程,对“真空高速流”的流态进行了观测,讨论了其中遇到的主要水力学问题。指出空气阻力在现实工程中对于入管水流的均匀性、平稳性和水头损失等水力问题都有着明显的作用和影响。阐述了液流粘滞性根源理论存在的误区以及“真空流”出现后如何以全新眼光看待液体能量损失问题。关键词:真空高速流水头损失水力学气阻重力流配水工程⒈前言水力学研究经历了漫长历程。早期的古典流体力学,在数学分析上系统、严谨,但计算结果与实验不尽符合。随着生产发展的需要,一些工程师和实际工作者,凭借实地观测和室内实验,得出经验公式,或在理论公式中引入经验系数以解决实际工程问题。前者偏理论重数学,后者偏经验重实用,但两者之间存在着一个难以磨合的能量损失问题,它的根源在哪里,它的数量有多大,成为基础水力学理论研究中的重要内容。为了解决理想概念给实际流体求解带来的困难,科学家们作出许多努力,将研究的重点转移到液体粘性上,创立了边界层理论、紊流理论等,并在理想流体方程中添加粘性项使之适用于实际流体。液体的粘滞性概念应运而生,成为产生能量损失的最大根源。它的影响力在水力学研究中是相当深远的,几乎所有的流体工程,无论是设计施工还是运行监测,都离不开对水头损失进行衡量与估算。然而研究古典流体力学的数学、力学家们没有想到,在21世纪的今天,他们所论证的偏重于数学理论的理想流态模型可以在真空中存在,并且这种接近理想的流态同样可以广泛应用于各类大型的实际工程当中,它的水头损失大大降低了,“液体的粘滞性”几乎不存在了!这是一个惊人的发现!笔者称这种新的流体输送形式为“真空高速流”,简称为“真空流”。对于“真空流”这种特殊流体,国内外尚欠缺这方面研究文献,本文就是针对这一流体,介绍其形成概况、工程效益以及对水力学理论的影响冲击,深入探究水头损失产生的根源。⒉真空流形成概况“真空流”是根据类似于真空隧道列车可以达到1万公里/小时等级的高运行速度原理,在输水管内的某部位形成高速运行所必须的高真空,再利用工程水头(落差)势能的拉动牵引,将流体以更高的流速推进。输水工程的效率将在原来的基础上大幅度提高,配套直径300mm-3500mm,管道流体压力由于受局部高真空的影响,反而降低15%左右,形成“高速低压”状态,有利于保护整个管网。具体实施过程如下:在水库或水厂高位

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