华中科技大学流体力学课件Fm4

1、4.14.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态4.24.2 圆管定常层流流动圆管定常层流流动4.34.3 湍流的基本特征及湍流应力湍流的基本特征及湍流应力4.44.4 圆管定常湍流流动圆管定常湍流流动4.54.5 局部水头损失局部水头损失4.64.6 有压管流的水力计算有压管流的水力计算4.74.7 管道系统中的水击管道系统中的水击4.84.8 孔口和管嘴出流孔口和管嘴出流第二部分第二部分 一元流动一元流动黏性流体微元流束的伯努利方程黏性流体微元流束的伯努利方程2222211221whgugpzgugpz2211dAgudAgugdQ连续性条件连续性条件微元流束微元流束 12 黏性摩擦引起

2、黏性摩擦引起能量损失能量损失1、流体流动的能量损失、流体流动的能量损失4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态z+p/g =C 在缓变流的有效截面上在缓变流的有效截面上 V平均速度平均速度 动能修正系数动能修正系数黏性流体总流的伯努利方程黏性流体总流的伯努利方程单位重量流体的能量关系式单位重量流体的能量关系式 ? ?wgQhgVgQgpzgQgVgQgpzgQ2)(2)(2222221111在总流的两个缓变流有效截面上积分在总流的两个缓变流有效截面上积分（一）不可压缩、定常流动，质量力为重力（一）不可压缩、定常流动，质量力为重力（二）选定基准面和

3、压强度量标准（二）选定基准面和压强度量标准 （三）在缓变流有效截面上同一点取压强、位置值（三）在缓变流有效截面上同一点取压强、位置值 （四）层流（四）层流 =2，湍流湍流 1，理想均匀流理想均匀流 =1whgVgpzgVgpz2222222211114.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态黏性流体总流的伯努利方程黏性流体总流的伯努利方程jfwhhh流体流动的能量损失流体流动的能量损失gVdlhf22沿程损失沿程损失+ +局部损失局部损失( (单位重量流体的能头损失单位重量流体的能头损失) ) 沿程损失系数沿程损失系数定义定义沿程压强损失沿程压强损失 局部损失系数局部损失系数gVhj22（达

4、西公式（达西公式）whgVgpzgVgpz222222221111()ffppgzgh 4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态例例 水从水箱沿水从水箱沿l=2m，d=40 mm的铅垂管道流入大气，的铅垂管道流入大气， =0.02 ，不计局部阻力。求管道入口截面压强，不计局部阻力。求管道入口截面压强 pA与管内与管内流速流速V 、箱内水位、箱内水位 h 的关系式，且问：的关系式，且问：（1）pA等于大气等于大气压强时压强时 h为多少？（为多少？（2）h为何值流量与管长为何值流量与管长 l 无关？无关？2 22 2A AA A1 11 1黏性流与黏性流与无黏流的区别？无黏流的区别？V l h

5、 pA解解 222222221111fhgVpzgVpz1、2 两断面两断面 2222gVdlgVlh1、A 两断面两断面 22gVpllhA黏黏性总流的伯努利方程（性总流的伯努利方程（ =1 ，用，用表压强）表压强）例例题题2 21 1A AdllhgV1)(22dllhhpA1(1) pA = 0 时，时，h=d/ =2m；(2) h=d/ 时，时，流量与流量与l 无关。无关。l=2md=0.04m=0.02 )/1/11 (dlhlhpAV粘粘/V无粘无粘=6.3/8.94.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态一、层流和湍流一、层流和湍流二、临界雷诺数二、临界雷诺数2320ReVdc

6、雷诺试验（雷诺试验（18831883）临界雷诺数临界雷诺数2、两种流动状态、两种流动状态4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态雷诺实验雷诺实验 层流管流层流管流 湍流管流湍流管流一、层流和湍流一、层流和湍流4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态2320ReVdc临界雷诺数（直圆管）临界雷诺数（直圆管）上临界雷诺数上临界雷诺数 ？ 下临界雷诺数下临界雷诺数上临界雷诺数与扰动的幅度和频率有关上临界雷诺数与扰动的幅度和频率有关4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态一、临界雷诺数一、临界雷诺数mfVh层流 m=1湍流 m=1.752.0能量损失与平均流速的关系能量损失与平均流速的关系

7、fhgVgpzgVgpz222222221111雷诺试验装置的能量损失雷诺试验装置的能量损失判别流态（层流，湍流）！判别流态（层流，湍流）！m=1.752m=14.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态 例例 粘性系数粘性系数 =4.4 10-6 m2/s的油和的油和 =1.13 106m2/s的水，的水， 分别通过直径为分别通过直径为d=100mm的管道。保持管中流态为层流的管道。保持管中流态为层流 的最大允许流速是多少？的最大允许流速是多少？油的最大允许流速油的最大允许流速Vdc 2320ResmV/102. 0 1 . 0/104 . 423206smV/026. 0 1 . 0/10

8、13. 123206水的最大允许流速水的最大允许流速临界雷诺数临界雷诺数例例题题解：解：例例. =200 10-6 m2/s的油和的油和 =1.13 10-6 m2/s的水，分别以的水，分别以V=1 m/s的流速通过直径的流速通过直径d=300mm的管道。试判别流态。的管道。试判别流态。对于油对于油2320ReVdc对于水对于水cRe2655001013. 13 . 01Re6cRe1500102003 . 01Re6临界雷诺数临界雷诺数层流层流湍流湍流例例题题解：解：能量损失能量损失=抵抗摩擦力做的功抵抗摩擦力做的功4.2 4.2 圆管定常层流流动圆管定常层流流动等直径圆管定常层流等直径圆管

9、定常层流 有效断面上的速度分布和能量损失？有效断面上的速度分布和能量损失？fh二、圆管层流切应力分布二、圆管层流切应力分布三、圆管层流速度三、圆管层流速度分布分布四、流量和平均流速四、流量和平均流速五、摩擦速度五、摩擦速度（2）能量损失与切应力的关系）能量损失与切应力的关系以管轴为中心的圆柱形流体以管轴为中心的圆柱形流体rl2轴向力的平衡方程轴向力的平衡方程 压差压差 切向力切向力 重力投影重力投影)(212ppr2sin0g r l 11222()()lgzpgzpr2rlpf4.2 圆管中的层流流动圆管中的层流流动21sinzzl1212()()fpphzzgg一、直圆管流动一、直圆管流动

10、能量损失能量损失（1）由伯努利方程表达能量损失）由伯努利方程表达能量损失V1 = V2， 1= 2沿程压强损失沿程压强损失ffphglprf20000rr二、圆管层流切应力分布二、圆管层流切应力分布管壁切应力管壁切应力 gffph2rlpf4.2 圆管中的层流流动圆管中的层流流动三、圆管层流速度分布三、圆管层流速度分布Crlpuf24)(4220rrlpuf积分积分由壁面由壁面u=0，r=r0drdu)(ruu 2rlpf?maxu层流速度分布层流速度分布4.2 圆管中的层流流动圆管中的层流流动四、流量和平均流速四、流量和平均流速哈根哈根-伯肃叶定律伯肃叶定律4128dlpQfRe64圆管层流

11、沿程阻力系数圆管层流沿程阻力系数平均流速和最大流速平均流速和最大流速2maxuV 圆管层流动能修正系数圆管层流动能修正系数 =2圆管层流动量修正系数圆管层流动量修正系数 =4/34.2 圆管中的层流流动圆管中的层流流动五、摩擦速度五、摩擦速度gVdlhf22/0*u8)(2*uV由达西公式得壁面切应力与平均速度关系由达西公式得壁面切应力与平均速度关系208V定义定义摩擦速度摩擦速度层、湍流管流均适用管壁切应力管壁切应力 04.2 圆管中的层流流动圆管中的层流流动例例. 设有油设有油 =2.15 10-4 m2/s，在水力坡度，在水力坡度hf /l= 0.025 条条件下流动。求输送件下流动。求

12、输送 22.5 l/s 的流量所需管径。的流量所需管径。解解. 假设可用层流流量公式计算假设可用层流流量公式计算校验雷诺数校验雷诺数7884Re2ddQVd4128dlpQfmlhgQdf0.1691284验证了层流假设验证了层流假设 ！ 管径取为管径取为0.169m或稍粗标准管或稍粗标准管（？）（？）例例题题两种射流两种射流层流层流湍流湍流4.3 湍流的基本特征及湍流应力湍流的基本特征及湍流应力一、湍流的特征一、湍流的特征湍流脉动现象与时均速度湍流脉动现象与时均速度转捩：转捩：层流失稳层流失稳 转变为湍流转变为湍流层流向湍流的过渡层流向湍流的过渡 TTudtTu01limuuu时均速度时均速

13、度湍流速度湍流速度=脉动速度脉动速度时均速度时均速度+热线仪输出信号热线仪输出信号4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态混合性混合性随机性随机性涡旋性涡旋性关于湍流相干结构关于湍流相干结构4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态湍流的基本特征湍流的基本特征vu 2221)( dyudldyud流体切应力流体切应力=粘性切应力粘性切应力+湍流湍流切应力切应力 l= y 普朗特混合长度普朗特混合长度湍湍流模型：流模型：湍流应力与时均速度梯度的关系湍流应力与时均速度梯度的关系二、湍流模型二、湍流模型 4.1 水头损失及流动状态水头损失及流动状态湍流切应力及混合长理论湍流切应力及混合长理论

14、4.4 圆管定常湍流流动圆管定常湍流流动一、一、 水力光滑管与水力粗糙管水力光滑管与水力粗糙管水力粗糙管水力粗糙管Re8 .32d水力光滑管水力光滑管二、二、 水力光滑管的速度分布和沿程损失系数水力光滑管的速度分布和沿程损失系数三、三、 尼古拉兹实验与莫迪图尼古拉兹实验与莫迪图湍流的速度分布湍流的速度分布 粘性底层厚度粘性底层厚度 绝对粗糙高度绝对粗糙高度圆管湍流切应力圆管湍流切应力为为常数常数 04.2 层流与湍流层流与湍流二、二、 水力光滑管的速度分布和沿程损失系数水力光滑管的速度分布和沿程损失系数对数律曲线，实验确定对数律曲线，实验确定 、C适用于壁面附近适用于壁面附近yu0*/uyuu

15、粘性底层粘性底层 (y )，粘性切应力为主，常数，粘性切应力为主，常数 0 yu或或Cuyuu*/ln1湍流区湍流区 (y )，湍流切应力，湍流切应力为为主，常数主，常数 020)(dyduy220)(dydul l=y nryuu10max)(光滑管湍流幂次律光滑管湍流幂次律Re105，n=70*uyr粘性尺度粘性尺度4.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动1. 1. 水力光滑管的速度分布水力光滑管的速度分布Cyuln18 . 0)lg(Re21平均速度取决于湍流区速度分布平均速度取决于湍流区速度分布经实验修正得经实验修正得5 . 8ln5 . 2*yuu水力粗糙管水力粗糙管（与（与d/ 有

16、关）有关）74. 1)2lg(21d经实验修正得经实验修正得5 . 5/ln5 . 2*uyuu水力光滑管水力光滑管（与（与Re有关）有关）=（Re，/d）湍流沿程损失湍流沿程损失计算计算gVdlhf228)(2*uV2. 水力光滑管的的沿程损失系数水力光滑管的的沿程损失系数沿程损失系数与沿程损失系数与V/u*的关系的关系4.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动41Re3164. 0布拉修斯公式布拉修斯公式)100log(尼古拉兹曲线尼古拉兹曲线85. 0)2( 4160Re80dd85. 0)2( 4160Redd80Re40002320Re4000Re2320三、三、 尼古拉兹实验和莫迪图

17、尼古拉兹实验和莫迪图41Re3164. 0log(Re)层流区层流区水力粗糙区水力粗糙区过渡粗糙区过渡粗糙区水力光滑区水力光滑区平方阻力区平方阻力区过渡区过渡区Re644.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动d/Re Vd 001. 0d510Re 022. 0莫迪图莫迪图4.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动例例1. 水力光滑管直径水力光滑管直径 d=0.2m，轴线上速度，轴线上速度um=1.2 m/s，水流温度水流温度 t=10 C。求管壁切应力。求管壁切应力 。解解.t=10C，=1.30610-6 m2/s由速度分布求由速度分布求u*可得可得 0 。设设 x=um / u* ，上式写

18、为，上式写为5 . 5/ln5 . 2*uyuu水力光滑管水力光滑管y=d/2, u=um07.34ln5 . 2xx例例题题y=0.1m时，um=1.2 m/s再设再设07.34ln5 . 2)(xxxf用牛顿迭代法求用牛顿迭代法求f(x)=0的解的解)()(000 xfxfxx选初值选初值 x0=20，迭代三次：，迭代三次： x = 25.8495, 25.9314, 25.9314smxuum/0463. 0*22*0/14. 2mNu x=um / u* 例例题题4.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动)()(0001xfxfxx牛顿迭代法牛顿迭代法x0 x1xy0 x20)( ?xf

19、xy = f (x)()(1000 xxxfxf)()(1112xfxfxx)(0 xf)(1xf)()(2223xfxfxx0)(3xfx34.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动有动力流动系统有动力流动系统泵功率计算泵功率计算whgVgpzEgVgpz222222221111E外界加给单位重量流体的机械能外界加给单位重量流体的机械能 gQ( ) ( ) gQwhgVVgppzzE22112221212)2(2112221212whgVVgppzzgQN 有效功率有效功率= =水泵功率水泵功率 效率效率例例题题例例2 . 设水平管道设水平管道l=1500m，d=100mm，用油泵输送油，用油

20、泵输送油 =146 10-6m2/s、 = 908 kg/m3，Q=15.7 l/s，求求油泵的输油泵的输出功率。出功率。解解可知可知smdQV/2420467. 0Re64油柱)(14322mgVdlhw油泵油泵功率功率kWgQhNw20 1370ReVd判断流态判断流态能量损失能量损失层流层流)2(2112221212whgVVgppzzgQN例例题题例例2 . 设水平管道设水平管道l=1500m，d=100mm，用油泵输送油，用油泵输送油 =146 10-6m2/s、 = 908 kg/m3，Q=15.7 l/s，求求油泵的输油泵的输出功率。出功率。解解. .例例3 . 布置流量布置流量

21、Q=1.06 m3 /s的水管，的水管，l=2438m，能头损，能头损失小于失小于63 . 53m水柱。当选用新铸铁管（水柱。当选用新铸铁管（ = 0. 3mm）时，管径时，管径d 为多少？为多少？( =1 . 0 10-6 m2/s)224 ,2dQVgVdlhw56. 3 5d流态未知流态未知, , 须假设初值再迭代须假设初值再迭代例例题题设设 =0.02查查 =0.0165，与假定不符需重复计算；，与假定不符需重复计算；d=0.59m， / d = 0.00051， Re=2.29 106用用 =0.0165再算再算查查 =0.0165，假设成立假设成立。V=4.2 m/s。根据根据d=

22、0.567m，按允许流速，按允许流速选用标准管径。选用标准管径。d=0.567m ， /d=0.00053，Re =2.4 106 HD12习题习题4-10（1）（2）（3）真空33pp3)2(2112221212whgVVgppzzgQN4.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动0000072000080015405.D.D HD12V11 12 22331340(1)2pVlhgdg233134(1)2appVlhggdg绝对2433/109 . 4mNpppa绝对真空真空33pp习题习题4-10gVDLH2)(2121（1）（2）V3332 24.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动186

23、m. 0DV34 42 2)(whzgQN/2)(2354321gV dllzgQNz)2(2112221212whgVVgppzzgQN（3）习题习题4-104.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动二、截面突然扩大的局部损失系数二、截面突然扩大的局部损失系数三、常用的局部损失系数三、常用的局部损失系数4.5 局部水头损失局部水头损失gVhj22一、局部损失产生的主要原因一、局部损失产生的主要原因分离、涡旋流分离、涡旋流二次流二次流二、截面突然扩大的局部损失系数二、截面突然扩大的局部损失系数（2）实验证明环肩部可用）实验证明环肩部可用 静压强分布式静压强分布式（1） 1（3）忽略管壁切应力）忽

24、略管壁切应力控制体控制体:有效断面有效断面1、2 间管段间管段联立三方程求解。条件：联立三方程求解。条件：自循环局部水头损失实验装置图自循环局部水头损失实验装置图 22jVhg2122) 1(AA2222jVhg2112jVhg2211)1 (AA第二次实验第二次实验2211221222jpVpVzzhgggg1、伯努利方程、伯努利方程( 1)221212122jppVVhzzgg4.5 局部水头损失局部水头损失2、连续性方程、连续性方程2211AVAV3、动量方程、动量方程圆环面上用静压分布圆环面上用静压分布1222112()ppV VVzzgg1222122221()()()pp Ag z

25、z AV A VV突然扩大管段的局部损失系数突然扩大管段的局部损失系数gVVgVVVhj2)(2221122gVVgVVgVVVhj2)(2)(2212221122代入连续性方程和动量方程导出的结果代入连续性方程和动量方程导出的结果gVAAgVVVhj2)1 (2)1 (2122121212gVAAgVVVhj2) 1(2) 1(2221222221或或整理得整理得2122) 1(AA2211)1 (AA突然扩大管段突然扩大管段局部损失系数局部损失系数与速度水头一一对应！与速度水头一一对应！gVhj224.5 局部水头损失局部水头损失三、常用的局部损失系数三、常用的局部损失系数 （略）（略）4

26、.5 局部水头损失局部水头损失例例. 设设 =0.023， 入口入口=0.5， 弯头弯头=0.9， 阀阀=10.8。（1）H1=10m的流量的流量Q?（2）Q= 60l/s 的水头的水头H1？解解: 在在1、2列出包括损失的伯努利方程。列出包括损失的伯努利方程。例例题题1 gVdlHlH2)21 (22211阀弯入jfhhgVH20000221gVH22 .30221(1) H1=10m V2=2.55m/s, Q=45l/s伯努利方程伯努利方程(2) Q=60l/s V2=3.4m/s, H1=17.72m例例题题=0.023入=0.5弯=0.9阀=10.84.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流

27、流动动例例2 活塞活塞D=200mm在泵缸内匀速上升。吸水管在泵缸内匀速上升。吸水管l=15m、d=50mm、 =0.03、弯头、弯头 =0.5。h=2m时移动活塞的力时移动活塞的力F=2600N。不计活塞重量和缸壁间摩擦，求（。不计活塞重量和缸壁间摩擦，求（1）活塞上）活塞上升速度升速度U；（；（2）活塞可以上升的最大高度（水的饱和蒸）活塞可以上升的最大高度（水的饱和蒸气压气压0.043 巴）。巴）。HhUDd、l、 1 12 23 3 =1wahgVgphgp2222（1）取）取1、2缓变断面缓变断面gVdlhw2)2(2管进入弯224DFppa22)(DdVVU管gV25 .112管hU

28、Dd、l、 1 12 2例例题题其中其中mgV0022. 0222=0.03, =0.5, l=15m d=50mm, D=200mm h=2m, F=2600NwahhgppgV2222smVU/ 21. 02mhw432. 6得得连续性连续性4.4 圆管定常湍流流圆管定常湍流流动动wahgVgpHgp22222wahgVgppH2222mgV0022. 0222mhw432. 6mH44. 3（2）取）取1、3 缓变断面，缓变断面，H为水开始汽化的高度为水开始汽化的高度已知绝对压强已知绝对压强 p2= 0.043巴巴= 4300Pa，且且HUDd、l、 1 13 3得得例例题题4.4 圆管

29、定常湍流流圆管定常湍流流动动4.6 有压管流的水力计算有压管流的水力计算fjhgVh%522fjhgVh%522管道分类管道分类长管长管简单管道简单管道复杂管道复杂管道短管短管gVdlhf22（按长管计算）（按长管计算）一、一、 简单管路简单管路二、二、 并联管路并联管路3. 已知已知Q、l、 、hw，求，求d ；2. 已知已知d、l、 、hw，求，求Q；题目类型：题目类型： 校验：校验： 流态流态 允许管道流速允许管道流速 允许管道真空度允许管道真空度1. 1. 管道水力计算的主要任务管道水力计算的主要任务1已知已知d、l、 、Q，求，求hw ；4.6 有压管流的水力计算有压管流的水力计算d

30、lgHV2gVdlgVH2)(20000222. 大容器出流问题的计算大容器出流问题的计算（1）上游大液面和出流断面列伯努利方程）上游大液面和出流断面列伯努利方程 H自由出流（重力出流、虹吸管）（重力出流、虹吸管）（2）上游大液面和下游大液面列伯努利方程）上游大液面和下游大液面列伯努利方程 H 淹没出流dlgHV2 H 虹吸管4.6 有压管流的水力计算有压管流的水力计算gVdlgVdl222222221111例例. 水塔的水经并联管流出，水塔的水经并联管流出，l1=300m , l2=400m， d1=150mm，d2=100mm，Q=45l/s。 = =0.025，忽略局部损失，忽略局部损失

31、，求求Q1、 Q2和和能头能头损失。损失。解解并联管并联管能头损失相同能头损失相同212VV 能头损失)9.6m(221111水柱gVdlhf单位重量流体的能量单位重量流体的能量损失损失连续性条件连续性条件045. 0 182. 3 2121QQQQ解得解得1234.25 / , 10.75 /Ql sQl s4.6 有压管流的水力计算有压管流的水力计算二、并联管路二、并联管路? 1ghppg习题习题 3-2212)(1211VVQApFgVgpgphg2211X212221/ddVVgVgphg2220 0)/(1046. 9225211mNVghppg例例题题3.9 动量方程和动量矩方程动

32、量方程和动量矩方程P1FV2P2V1120 0例例题题12212112221)()()/121 ()(AAAghpAAAAAghpFgg)/(459, 4)/121 (22111mNAAApF一般用表压强求一般用表压强求结构受到的合力结构受到的合力3.9 动量方程和动量矩方程动量方程和动量矩方程4.7 管道系统中的水击管道系统中的水击一、水击波的传播过程一、水击波的传播过程 p水击压强水击压强 c传播速度传播速度 (a) 0tL/c水的压缩性水的压缩性材料的弹性变形材料的弹性变形 (b) L/ct2L/c一、水击波的传播过程一、水击波的传播过程4.7 管道系统中的水击管道系统中的水击 (c)

33、2L/ct3L/c一、水击波的传播过程一、水击波的传播过程4.7 管道系统中的水击管道系统中的水击 (d) 3L/ct4L/c 4 4L L/ /c c 水击波周期水击波周期一、水击波的传播过程一、水击波的传播过程4.7 管道系统中的水击管道系统中的水击 c 压缩波 p V0 V=0 L c 膨胀波 p V0 V=0 L c 压缩波 p V0 V=0 L c 膨胀波 p V0 V=0 L (a) 0tL/c (b) L/ct2L/c(c) 2L/ct3L/c (d) 3L/ct4L/c 4 4L L/ /c c水击波周期水击波周期水击波的波形水击波的波形4.7 管道系统中的水击管道系统中的水击

34、二、水击压强二、水击压强 p与传播速度与传播速度c4.7 管道系统中的水击管道系统中的水击)()()(00uuucAAAppAAp0cup密度变化是小量，当密度变化是小量，当u u = 0= 0动量方程动量方程）AAucAuc)()()(0连续方程连续方程)()()(0uuucppp代入得代入得水击压强水击压强4.7 管道系统中的水击管道系统中的水击连续方程连续方程AAcu0）AAucAuc)()()(0同除同除 cAcA，略去高阶小量，略去高阶小量水击波速度水击波速度c c直径相对变形与管壁应力的关系直径相对变形与管壁应力的关系2pdddEsddAA2sEpdAA4.7 管道系统中的水击管道

35、系统中的水击流体体积弹性模量流体体积弹性模量 E E水击波速度水击波速度c cEp)1(1sEdEc得水击波传播速度得水击波传播速度)1(0sEdEpcu连续方程成为连续方程成为4.7 管道系统中的水击管道系统中的水击4.8 孔口和管嘴出流孔口和管嘴出流厚壁孔口厚壁孔口 l d/2（管嘴）（管嘴）薄壁孔口薄壁孔口 l d/2（孔口）（孔口）4.8 孔口和管嘴出流孔口和管嘴出流（1）孔口自由出流（2）孔口淹没出流一、孔口出流上游水头上游水头上下游水头差上下游水头差4.8 孔口和管嘴出流孔口和管嘴出流二、管嘴自由出流4 管流流态实验管流流态实验5 局部水头损失实验局部水头损失实验6 孔口、管嘴实验

36、孔口、管嘴实验1 静水压强量测实验静水压强量测实验2 动量方程验证实验动量方程验证实验3 文丘里、孔板流量计率定实验文丘里、孔板流量计率定实验流体力学流体力学实验（三次）实验（三次）3选选22选选17 圆柱绕流表面压强分布测量实验圆柱绕流表面压强分布测量实验8 翼型表面压强分布翼型表面压强分布9 边界层速度分布测量实验 第第1 1次次第第2次次第第3次次3选选1流体力学流体力学实验安排实验安排实验内容实验内容任选二1静水压强量测实验静水压强量测实验2动量方程验证实验动量方程验证实验3文丘里、孔板流量计率定实验文丘里、孔板流量计率定实验时间时间地点地点班级周次星期节次水工楼一楼大厅（水电学院楼西

37、头，能源学院楼南面）555热能工程热能工程 09级级流体力学流体力学第一次实验第一次实验请与实验室请与实验室老师老师联系具体联系具体时间、地点和实验指导书时间、地点和实验指导书 电话：电话：87543938实验内容实验内容任选二1静水压强量测实验静水压强量测实验2动量方程验证实验动量方程验证实验3文丘里、孔板流量计率定实验文丘里、孔板流量计率定实验时间时间地点地点班级周次星期节次水工楼一楼大厅（水电学院楼西头，能源学院楼南面）6666热能工程热能工程 09级级流体力学流体力学第一次实验第一次实验请与实验室请与实验室老师老师联系具体联系具体时间、地点和实验指导书时间、地点和实验指导书 电话：电话

38、：87543938hKQ理21hhh)()(6543hhhhh对于文丘里流量计对于文丘里流量计 对于孔板流量计对于孔板流量计 文丘里（孔板）流量计实验仪文丘里（孔板）流量计实验仪 1212()()pphzzgg 测压管液面高差测压管液面高差第一次实验第一次实验动量方程实验仪动量方程实验仪 =135=135时时 力矩平衡方程力矩平衡方程 )135cos1 (QVF1FLGL第一次实验第一次实验实验内容实验内容选二选二1管流流态实验管流流态实验2局部水头损失实验局部水头损失实验3孔口、管嘴实验孔口、管嘴实验 时间时间地点地点班级周次星期节次水工楼一楼大厅777环境工程环境工程 09 级级流体力学流

39、体力学第二次实验第二次实验请与实验室请与实验室安老师安老师联系具体联系具体时间、地点和实验指导书时间、地点和实验指导书 电话：电话：87543938实验内容实验内容选二选二1管流流态实验管流流态实验2局部水头损失实验局部水头损失实验3孔口、管嘴实验孔口、管嘴实验 时间时间地点地点班级周次星期节次水工楼一楼大厅7777热能工程热能工程 09级级流体力学流体力学第二次实验第二次实验请与实验室请与实验室安老师安老师联系具体联系具体时间、地点和实验指导书时间、地点和实验指导书 电话：电话：87543938量测实验四：局部水头损失实验量测实验四：局部水头损失实验（可选）（可选） 实验目的实验目的 1、掌

40、握测定管道局部水头损失系数的方法。掌握测定管道局部水头损失系数的方法。 2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论将管道局部水头损失系数的实测值与理论 值进行比较。值进行比较。 3、观测管径突然扩大时旋涡区测压管水头线观测管径突然扩大时旋涡区测压管水头线 的变化情况和水流情况，以及其他各种边的变化情况和水流情况，以及其他各种边 界突变情况下的测压管水头线的变化情况。界突变情况下的测压管水头线的变化情况。 第二次实验第二次实验自循环局部水头损失实验装置图自循环局部水头损失实验装置图 22jVhg2122) 1(AA2222jVhg2112jVhg2211)1 (AA第二次实验第二次实验量测实验六：

41、孔口、管嘴实验（可选）量测实验六：孔口、管嘴实验（可选） 实验目的：实验目的：测量孔口，管嘴的流量系数测量孔口，管嘴的流量系数用用4支测压管演示管嘴轴向压强变化支测压管演示管嘴轴向压强变化第二次实验第二次实验思考题思考题 1 1孔口的流速系数孔口的流速系数不可能大于不可能大于1.0，为什么？，为什么？ 2管嘴和孔口的截面积相同。管嘴的流量系数管嘴和孔口的截面积相同。管嘴的流量系数 大于的孔口的流量系数，为什么？大于的孔口的流量系数，为什么？孔口出流孔口出流管嘴出流管嘴出流第二次实验第二次实验量测实验八：管流流态实验（雷诺实验）量测实验八：管流流态实验（雷诺实验） 实验目的实验目的 测量管流的沿程水头损失，绘制沿程水头测量管流的沿程水头损失，绘制沿程水头损失与管流速度的对数曲线，并确定管流临界损失与管流速度的对数曲线，并确定管流临界雷诺数。雷诺数。2. 水的运动