06-管流第2次流体力学VIP

1、第六章 孔口、管嘴出流和有压管流,61 孔口与管嘴出流,学习内容回顾,一. 孔口与管嘴出流分类,小孔口出流,大孔口出流,H/D10?,恒定出流,非恒定出流,H随t 变否?,薄壁出流确切地讲就是锐缘孔口出流，流体与孔壁只有周线上接触，孔壁厚度不影响射流形态，否则就是厚壁出流，如孔边修圆的情况，此时孔壁参与了出流的收缩，但收缩断面还是在流出孔口后形成。,EXIT,自由出流,淹没出流,薄壁出流 厚壁出流,H2,H2=0?,管嘴出流,如果壁厚达到34D，孔口就可以称为管嘴，收缩断面将会在管嘴内形成，而后再扩展成满流流出管嘴。管嘴出流的能量损失只考虑局部损失，如果管嘴再长，以致必须考虑沿程损失时就是管流

2、了。,EXIT,自由出流的收缩断面上相对压强均为零。对上游断面O-O和收缩断面C-C运用能量方程即可得到小孔口自由出流公式,二. 薄壁孔口出流,EXIT,能量方程,小孔口自由出流公式,小孔口淹没出流的相应公式只需将作用总水头改成孔口上游总水头与下游水位的差即可。作用总水头是上游总水头与出口测压管水头的差，用来支付出口速度水头和全部水头损失。,EXIT,能量方程,作用总水头: H0-Hc,小孔口淹没出流公式,由于淹没出流的作用总水头与孔口在自由面下的深度无关，所以小孔口淹没出流的流速和流量公式也适用于大孔口淹没出流。,大孔口自由出流的流量公式形式不变，只是出口断面上的测压管水头不均匀，应近似取为

3、孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。,EXIT,大孔口自由出流公式,大孔口淹没出流公式,三. 厚壁孔口出流,厚壁孔口出流与薄壁孔口出流的差别在于收缩系数和边壁性质有关，注意到收缩系数定义中的A为孔口外侧面积，容易看出孔边修圆后，收缩减小，收缩系数和流量系数都增大。,四. 孔口非恒定出流,EXIT,t = T,C,A,AC,D,C,t = 0,H,H2,H1,设t=0， H=H1 ；t=T，H=H2,令H2=0，可得泄空时间,五.圆柱形外伸管嘴出流,EXIT,H0,管嘴出流的局部损失由两部分组成，即孔口的局部水头损失及收缩断面后扩展产生的局部损失，水头损失大于孔口出流。但是管嘴出流

4、为满流，收缩系数为1，因此流量系数仍比孔口大，其出流公式为,管嘴出流公式,管嘴出流流量系数比相应孔口出流大,有压管道：当管道被流体充满时，容许在管内发生高于或低于大气压的压强。 无压流动：当输送液体的管道没有被液体所充满而存在自由液面，且液面上为大气压。 长管：以沿程损失为主，局部损失和流速水头可忽略的管道（l 1000d） 短管：局部损失和流速水头损失之和大于总水头损失的5%。 简单管路：管径不变且没有分叉的管道 复杂管道：由两条或多条简单管道组合而成的管道系统,基本概念,管系流量系数,EXIT,一.简单管道的水力计算,v,O,O,1,1,2,2,淹没出流,z,h,=,z+h,0,=,=,=

5、,h,作用水头 z,EXIT,=,z+h,0,=,=,=,用3-3断面作下游断面,0,h,=,出口水头损失按突扩计算,EXIT,管系流量系数,淹没与自由出流相比，作用水头不同，管系流量系数相同，局部损失中不包含2-2断面出口损失。,EXIT,简单管道的水力计算,等值长度,二. 复杂管道的水力计算,EXIT,水头线中不再画局部损失和速度水头。,以沿程损失为主，必要时用等值长度计及局部损失。,串联管道水力计算,串联管道:由不同管道直径和管壁粗糙度的数段根管子连接在一起的管道。,特点: 无分支串接 节点: 不同管段相接点 节点质量平衡原理:节点流体无堆积,串联管路的实用意义: 1 标准管径的选用 2

6、 等效管路计算的基本单元 3 关于经济流速: 运转和维修费用最低的速度,EXIT,各段流量间的关系由连续原理确定，又可得 n-1个方程,n 段串联管道各段的流量、流速、管径、长度可不同，各段损失分别计算然后叠加，认为作用水头全部用于沿程损失，可得一个方程,串联管道水力计算,由几条简单管道或串联管道，入口端与出口端分别连接在一起的管道系统。,并联管道特征,1.总流量是各分管段流量之和。,2.并联管道的损失等于各分管道的损失。,并联管道水力计算,EXIT,n段并联管道的水头损失是相同的，给出n-1个方程,并联管道水力计算,流量之和为总流量，又可得一个方程,EXIT,分枝状管网水力计算,分枝状管网应按最不利点设计干管，在干管各段的流量分配给定，管径由经济流速确定的情况下，可以决定所需作用水头。此后的支管设计就成为已知水头和流量求管径的问题。,对环状管网的每一个节点可写出连续方程，其中独立的比总节点数少一个。管网中的每一个闭合环水头损失的代数和为零。方程总个数恰为管网中的管段数。,EXIT,环状管网水力计算,独立节点数：5,独立闭合环：2,管网中的管段数：7,工程上一般采用迭代法确定各管段流量分配，先给出流量分配初