第3章 水力计算基础.ppt

第3章给水排水管网水力学基础 3 1给排水管网水流特征3 1 1流态特征 3 1 2恒定流与非恒定流 水量变化 非恒定流 复杂 按恒定流计算 3 1 3均匀流与非均匀流 水流参数往往随时间和空间变化 非均匀流 3 1 4压力流与重力流 1 压力流 hf n l v 与H I无关 压能克服水流阻力 2 重力流 靠水的位能克服 3 1 5水流的水头与水头损失 水头是指单位重量的流体所具有的机械能 H Z P v2 2g 水头损失 流体克服流动阻力所消耗的机械能 3 2管渠水头损失计算3 2 1沿程水头损失计算 管渠沿程水头损失用谢才公式 圆管满流 沿程水头损失也可以用达西公式表示 C 与水流流态有关 一般采用经验公式或半经验公式计算 常用 1 舍维列夫公式 适用 旧铸铁管和旧钢管满管紊流 水温100C0 给水管道计算 2 海曾 威廉公式 适用 较光滑圆管满流紊流 给水管道 3 柯尔勃洛克 怀特公式 适用 各种紊流 是适应性和计算精度最高的公式 4 巴甫洛夫斯基公式 适用 明渠流 非满流排水管道 5 曼宁公式 曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y 1 6时的特例 适用于明渠或较粗糙的管道计算 3 2 2沿程水头损失计算公式的比较与选用巴甫洛夫斯基公式适用范围广 计算精度也较高 特别是对于较粗糙的管道 管道水流状态仍保持较准确的计算结果 最佳适用范围为1 0 e 5 0mm 曼宁公式亦适用于较粗糙的管道 最佳适用范围为0 5 e 4 0mm 海曾 威廉公式则适用于较光滑的管道 特别是当e 0 25mm CW 130 时 该公式较其它公式有较高的计算精度 舍维列夫公式在1 0 e 1 5mm之间给出了令人满意的结果 对旧金属管道较适用 但对管壁光滑或特别粗糙的管道是不适用的 3 2 3局部水头损失计算 式中hm 局部水头损失 m 局部阻力系数 给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿程水头损失的5 常忽略局部水头损失的影响 不会造成大的计算误差 3 2 4水头损失公式的指数形式 有利于管网理论分析 便于计算机程序设计 1 沿程水头损失公式的指数形式为 式中k n m 指数公式参数 a 比阻 即单位管长的摩阻系数 2 局部水头损失公式的指数形式为 3 沿程水头损失与局部水头损失之和 式中Sm 局部阻力系数 式中Sg 管道阻力系数 3 3非满流管渠水力计算 水力计算目的 确定 3 3 1非满流管渠水力计算公式 1 非满流管渠水力计算公式 常用的均匀流基本公式有 式中Q 流量 m3 s 过水断面面积 m2 v 流速 m s R 水力半径 I 水力坡度 即水面坡度 等于管底坡度 n 管壁粗糙系数 见表 排水管渠粗糙系数表 非满流管渠水力计算基本公式 v q D h D I五个变量 已知三个 求另两个 简化 水力计算表 按两个公式制成图表 简单 精度较差 且只适用于一种管材 借助满流水力计算公式并通过一定的比例变换进行计算 假设一条满流管渠与待计算的非满流管渠具有相同的D和I 满流时 3 3 2非满流管渠水力计算方法 1 常采用水力计算图或表进行计算 水力计算图适用于混凝土及钢筋混凝土管道 其粗糙系数n 0 014 每张图适用于一个指定的管径 图上的纵座标表示坡度I 即是设计管道的管底坡度 横座标表示流量Q 图中的曲线分别表示流量 坡度 流速和充满度间的关系 当选定管材与管径后 在流量Q 坡度I 流速v 充满度h D四个因素中 只要已知其中任意两个 就可由图查出另外两个 2 借助于满流水力计算公式并通过一定的比例变换进行计算 3 4管道的水力等效简化 管网简化 利用水力等效简化原理 水力等效简化原则 简化后 等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力特性 3 4 1串联或并联管道的简化 1 串联 2 并联 当并联管道直径相同时 3 4 2沿线均匀出流的简化 干管配水情况 假设沿线出流是均匀的 则管道的任一断面上的流量 沿程水头损失 沿程水头损失 将移至两端点 分别为 管道内流量为 根据水力等效原则 3 4 3局部水头损