流体力学第6章短管长管

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1、第三节短管水力计算一、有压管流Penstock1、定义流体沿管道满管流动的水力现象，是输送液体和气体的主要方式。2、特点沿流动方向有一定的边界长度，hl=hf+hm3、分类工程上为简化计算，按两类水头损失在全部损失中所占比重不同分为————短管和长管1二、短管概述1、定义沿程损失和局部损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。2、应用：水泵吸水管、虹吸管、铁路涵管、送风管虹吸管正常工作条件为保证虹吸管正常过流，工程上限制管内最大真空高度不超过允许值H1-12-2hsACB2水泵吸水管的水力计算离心泵吸水管水力计算，主要为确定泵的安装高度，即泵轴线在吸

2、水池水面上的高度Hs取吸水池水面1-1和水泵进口断面2-2列伯诺里方程水泵安装高度水泵进口断面真空高度为防止气蚀，通常在出厂前由实验确定允许吸水真空高度「hv」，写在铭牌上做为水泵的性能指标之一。3第四节长管水力计算一、概述实质：管道的简化模型定义：水头损失以沿程损失为主，局部损失和流速水头的总和同沿程损失相比很小，按沿程损失的某一百分数估算、或忽略不计，仍能满足工程要求的管道，如城市室外给水管道特点:水力计算大为简化，将有压管道分为短管和长管的目的就在于此4二、简单管道沿程直径不变，流量也不变的管道称为简单管道。简单管道是一切复杂管道水力计算的基

3、础。1、计算方法：列伯诺里方程长管的全部作用水头都消耗于沿程水头损失，总水头线H是连续下降的直线，并与测压管水头线重合1-12-2HH(Hp)因长管可以忽略不计，则52、简单管道的比阻计算方法——简单管道的比阻计算公式比阻a取决于λ、d6由舍维列夫旧钢管及旧铸铁管公式当v＜1.2m/s当v≥1.2m/s修正系数——各种流速下的k值列于167页表8.3(130页6-3表)7选用通用公式——曼宁公式编制出比阻计算表6-6，对于铸铁管表中n=0.013按水力坡度计算当v＜1.2m/s当v≥1.2m/s已知v、d、λ中任两个量，便可直接由表6-7查出另一个

4、量，使得计算工作大为简化8例6-4：水塔向车间供水，铸铁管l=2500m，d=400mm，水塔地面标高▽1=6lm，水塔水面距地面的高度H1=18m，车间地面标高▽2=45m，供水点需要的自由水头H2=25m，求供水量Q解：作用水头H=(▽1+H1)-(▽2+H2)=(61+18)-(45+25)=9m法一：由表6-4查得400mm铸铁管比阻为a=0.2232s2／m69验算阻力区属于过渡区，比阻需修正，由表6-3查得v=1m/s时，k=1.03。修正后流量为法二：按J计算更简便由表6-7查得d=400mm，J=0.00364时，Q=0.126m3

5、/s,内插J=0.0036时,Q值10例6-6：由水塔向车间供水，铸铁管l=2500m，水塔地面标高▽1=6lm，水塔水面距地面的高度H1=18m，车间地面标高▽2=45m，供水点需要的自由水头H2=25m，要求供水量Q=0.152m3/s，计算所需管径。解:H=(▽1+H1)-(▽2+H2)=(61+18)-(45+25)=9m由表6-4查得d＝450mm，a＝0.1195s2/m6d＝400mm，a＝0.2232s2/m6大管：浪费管材小管：流量不足两管道串联11三、串联管道PipesinSeries定义：由直径不同的管段顺序联接起来的管道几根

6、简单管道首尾相连组成串联管道应用：串联管道常用于沿程向几处输水，经过一段距离便有流量分出，随着沿程流量减少，所采用的管径也相应减小的情况。节点：两管段的联结点121、质量守恒（连续性方程）Si——管段的阻抗s2/m5若节点处q1=q2=…=0，则Q1=Q2=Q3=…=Q2、能量守恒133、串联管道计算公式当串联管道节点无流量分出，通过各管段的流量相等，此时总管路的阻抗等于各管段的阻抗叠加串联管道总压头为各段压头之和串联管道的水头线是一条折线，这是因为各管段的水力坡度不等之故14四、并联管道PipesinParallel定义：在两节点之间，并联两根以

7、上管段的管道；或几根具有相同起点、终点的简单管道组成，头头相连、尾尾相连特点：并联管道能提高输送流体的可靠性。计算公式能量守恒质量守恒15计算公式设S为并联管道的总阻抗，Q为总流量AB段总阻抗为S并16串、并联管道分析水头H不变时串联：加长一段管道阻力变大Q↓管道延长并联：并联一段管道横截面变大Q↑提高管道输送流体的可靠性管网17例6-7：在例6-6中，为了充分利用水头和节省管材，采用450mm和400mm两种直径管段串联。求每段长度解：设d1=450mm的管段长l1，a1＝0.1195s2/m6d2=400mm的管段长l2，a2＝0.2232s2

8、/m6v1=0.96m/s<1.2m/s，a1应进行修正v2=1.21m/s>1.2m/s，a2不需修正联立求解上两式得l