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时间:2019-11-22
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1、水力学武汉理工大学土木工程与建筑学院金建华第5章孔口、管嘴出流和有压管路5.1孔口出流(OrificeFlow)5.2管嘴出流(NozzleFlow)5.3短管的水力计算(HydraulicCalculationofShortPipeSystem)5.4长管的水力计算(HydraulicCalculationofLongPipeSystem)5.5有压管路中的水击(WaterHammerinPipeSystem)第5章孔口、管嘴出流和有压管路第5章孔口、管嘴出流和有压管路容器壁上开孔,液体经孔口流出的水力现象称为孔口出流;在孔
2、口接一段长为3~4倍孔口直径的短管,液体经短管并在出口断面满管流出的水力现象称为管嘴出流;水沿管道满管流动的水力现象称为有压管流。孔口、管嘴出流和有压管流的水力计算,是总流的连续性方程、能量方程以及流动阻力和水头损失规律的具体应用。第5章孔口、管嘴出流和有压管路5.1孔口出流(OrificeFlow)当孔壁与出孔水流仅在一周线上接触,壁的厚度对水流现象没有影响,这种孔口称为薄壁孔口。第5章孔口、管嘴出流和有压管路一、薄壁小孔口恒定出流(Steadyoutflowthoughsmallsharp-edgedorifice)5.1
3、孔口出流(OrificeFlow)当孔口的直径d(或高度e)与孔口形心在水面下的深度H相比很小,如d≤H/10,便可认为孔口断面上各点的作用水头相等,这样的孔口称为小孔口。当d>H/10,应考虑不同高度上的作用水头差异,这样的孔口是大孔口(bigorifice)。位于水平面上的底孔则无大小孔口之分。一、薄壁小孔口恒定出流(Steadyoutflowthoughsmallsharp-edgedorifice)5.1孔口出流(OrificeFlow)(1)小孔口自由出流(Freeoutflowthoughsmallorifice)
4、设孔口断面面积为A,收缩断面面积为Ac,则Ac/A=ε,称为收缩系数(thecoefficientofcontraction)对断面0-0及c-c列伯诺里方程(1)小孔口自由出流(Freeoutflowthoughsmallorifice)(1)小孔口自由出流(Freeoutflowthoughsmallorifice)(1)小孔口自由出流(Freeoutflowthoughsmallorifice)(2)小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmallorifice)水由孔口直接流入另一部分水体中,
5、致使孔口淹没在下游水面之下,这种情况称为淹没出流。5.1孔口出流(OrificeFlow)(2)小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmallorifice)取上、下游过水断面1-1、2-2,列伯诺里方程5.1孔口出流(OrificeFlow)(2)小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmallorifice)取上、下游过水断面1-1、2-2,列伯诺里方程5.1孔口出流(OrificeFlow)(2)小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmal
6、lorifice)5.1孔口出流(OrificeFlow)(2)小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmallorifice)5.1孔口出流(OrificeFlow)(3)孔口出流的各项系数(Coefficientsfororificeflow)第5章孔口、管嘴出流和有压管路5.1孔口出流(OrificeFlow)二、孔口变水头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)孔口出流过程中,如容器内水位随时间降低或升高,导致孔口的流量随时间变化,这种情况称为孔口变水头出流。第
7、5章孔口、管嘴出流和有压管路h5.1孔口出流(OrificeFlow)二、孔口变水头出流(orificeflowwithvaryingactinghead)变水头出流是非恒定流(unsteadyflow),但一般说来容器水面积比孔口面积大得多,水位的变化缓慢,则可把整个出流过程划分为许多微小时段,将各微小时段内的流动近似看成恒定流(steadyflow),这样就把非恒定流问题转化为恒定流问题处理。第5章孔口、管嘴出流和有压管路h二、孔口变水头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)h二、孔口变水
8、头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)h二、孔口变水头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)h二、孔口变水头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)5.1孔口出流(Orifi
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