流体力学第7章孔口管嘴出流和有压管流.ppt

《流体力学第7章孔口管嘴出流和有压管流.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第七章孔口、管嘴出流和有压管流主要内容：孔口、管嘴的非恒定出流短管的水力计算长管的水力计算管网的水力计算薄壁孔口的恒定出流液体经管嘴的恒定出流7.1薄壁孔口的恒定出流在装有液体的容器壁上开一孔口，液流经过孔口流出的水力现象称为孔口出流。（1）孔口出流分类：按孔口断面上各点所受的作用水头是否相同分侧壁孔d/H<0.1小孔口出流d/H>0.1大孔口出流底孔，小孔口出流按孔口壁面厚度和形状对出流的影响分薄壁孔口出流厚壁孔口出流按液体出流时与周围介质关系分孔口自由出流孔口淹没出流按作用的总水头是否改变分孔口恒定出流孔口非恒

2、定出流孔口出流的沿程水头损失远小于局部水头损失，可以忽略。（2）薄壁小孔口恒定自由出流水箱中水流自上游各个方向流向孔口，流线在孔口汇聚。因为流线不能突然改变方向，因此流过孔口后流线继续收缩，直到距孔口约d/2处，断面达到最小，流线趋于平行。该断面称为收缩断面。以C-C断面的形心所在的水平面为基准，对1－1断面和C-C断面，列伯努利方程，有1－1断面的计算点取在水箱自由液面，C-C断面形心的压强近似为大气压，则局部水头损失为（2）薄壁小孔口恒定自由出流则令则有可得φ称为流速系数。若取动能修正系数为1.0，则称为作用水

3、头显然，φ表示实际流速与理想流速的比值。实验测得薄壁小孔的流速系数φ＝0.97－0.98，则局部阻力系数约为0.06。若再忽略局部水头损失则得c-c断面的理论流速为（2）薄壁小孔口恒定自由出流设孔口断面面积为A，收缩断面面积为AC，由实验可知AC和A的比值（收敛(缩)系数）则通过孔口的水流流量为上式中μ＝εφ，称为孔口流量系数。它综合反应了水流收缩和水头损失等因素对孔口出流能力的影响。若水箱液面不变或者变化很慢，则v1≈0或者v1远小于vC，则可将v1忽略，则有（3）薄壁小孔口恒定淹没出流对薄壁小孔口淹没出流，水流

4、同样在距孔口约d/2处形成收缩断面。以C-C断面的形心所在的水平面为基准，对1－1断面和2-2断面，列伯努利方程，有式中，ζ为流经孔口的局部阻力系数，ζse为收缩断面后水流突然扩张的局部水头损失。1－1断面和2－2断面的计算点都取在自由液面上，则有H0，淹没出流的作用水头根据第六章局部水头损失系数可知：ζse＝1.0，则有若忽略1－1和2－2断面的流速水头差，则可得可见，薄壁孔口淹没出流和自由出流的流速系数表达式的意义微略不同，但其数值近似相等。同样设收敛系数定义孔口流量系数为μ＝εφ，则淹没小孔口出流的流量为该式

5、与小孔口自由出流流量计算公式形式上完全一致，各项系数值也相同，但作用水头不同。注意：①孔口淹没出流的流速及流量均与孔口在水面下的深度无关，也无“大”、“小”孔口之区别。②孔口淹没出流的流量公式与孔口自由出流的流量公式的形式完全一致，其流量系数μ值也相同。所不同的是：孔口自由出流的作用水头H为水箱液面到收缩断面形心的距离；而孔口淹没出流的作用水头H为上、下游水池的水位差。例：孔板流量计。为测量某有压管道流的流量，可在管道中安装一开有圆形小孔的孔板，测出孔板上游的测压管水头为H1，孔板下游的测压管水头为H2，小孔直径为

6、d,且管道直径D远大于d，求管道流量。解：孔板流量计的工作原理即为薄壁小孔口淹没出流，利用其流量计算公式，直接有（4）孔口收缩系数和流量系数收缩系数的数值与孔口的位置有关。若孔口四周的流线全部发生弯曲，水从各个方向流向孔口，则称全部收缩孔口全部收缩孔口又有完善收缩和非完善收缩之分。若孔口周围的流线只有部分发生弯曲，则称非全部收缩孔口当孔口距侧壁的距离大于同方向孔口尺寸的3倍时，孔口出流流线弯曲程度最大，收缩得充分，称为完善收缩。否则为非完善收缩。由实验结果知:对于全部完善收缩孔口，其收缩系数和流量系数为由薄壁孔口出

7、流的计算公式，可得流量系数流量解：收缩系数为流速系数又因为可得例7.1（5）大孔口出流大孔口出流断面上的流速分布不均匀，流速系数φ较小，且大多数属于不完善的非全部收缩，流量系数较大。式中H0取为大孔口形心的水头，流量系数可以查表得到。工程实际中，大孔口出流的计算可以近似采用小孔口的计算公式。大孔口可看成由很多小孔口组成。利用小孔口出流计算公式，宽为dh的小孔口流量为积分，得大孔口流量为7.2液体经管嘴的恒定出流（1）定义、分类及流动特点：管嘴出流也可以分为恒定和非恒定出流，自由和淹没出流。管嘴实际上是以某种方式连接

8、于薄壁孔口上的具有一定长度的短管。液体经由容器外壁上安装的长度约（3~4）倍管径的短管出流，或容器壁的厚度为（3~4）孔径的孔口出流，称为管嘴出流。管嘴出流的流动特点是：水流进入管嘴之前的流动情况和孔口出流相同，进入管嘴后，先形成收缩断面，在收缩断面附近水流与管壁分离，形成漩涡区，之后水流逐渐扩大，直至完全充满整个管面。管嘴出口断面上为满管流。因为管长很小，