大工13秋《水力学》辅导资料八

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1、大连理工大学网络教育学院水力学辅导资料八主题：第五章有压管道恒定流4-6节学习时间：2013年11月18日－11月24日内容：我们这周主要学习水力学的第五章的4-6节。希望通过下面的内容能使同学们加深对长管的水力计算实例、枝状管网的水力计算、有压管路中的水击等相关知识的理解。一、学习要求1.掌握长管的水力计算实例；2.了解枝状管网的水力计算；3.掌握有压管路中的水击过程和分类，了解相关计算公式。二、主要内容重要知识点：长管的水力计算实例；有压管路中的水击过程和分类。第五章有压管道恒定流第四节长管水力计算举例（一）长管水力计算类型（

2、掌握长管水力计算，具体算例详见例题）1.已知作用水头、管道尺寸、管道材料及管线布置，求输水能力。2.已知输水能力、管道尺寸、管道材料及管线布置，求作用水头（确定水塔高度）。3.已知输水能力、作用水头、管道材料及管线布置，求管径。第五节枝状管网的水力计算管网是由许多管路组成的网路。管网按其布置形状分为枝状管网和环状管网，分别如下图（a）和（b）所示。（掌握两种管网的主要计算任务）（一）新建的枝状管网新建时，地形、管线布置、各管段长度、用户位置、用水量及所需自由水头等已知，要确定各管段流量、管径和各节点水压及管网起点水压或水塔高度。1

3、.管径的确定（常见选择题简单计算）参照管道经济流速表，首先选择经济流速，然后按下式确定管径。第7页共7页大连理工大学网络教育学院2.水塔高度的确定在水塔高度确定之前，首先应确定最不利供水点，即控制点。是指距水塔最远、高程高、要求的自由水头大，最后要求的总作用水头最大的点。从水塔到控制点的管线称为主干管线。水塔的高度是由主干管线确定的。（熟记控制点选择）下图为主干管线示意图。写水塔水面和控制点断面的能量方程，得，式中： —控制点的标高；—水塔处地面的标高；           —控制点处要求的自由水头，与楼层数有关；     —主干

4、管中的水头损失。还要说明，当按主干线选择水塔高度后，其它支线实际通过的流量要大于原要求的流量，或者为了保持原要求的流量，用水点的实际自由水头将大于原要求的自由水头。这时可以将支管的管径适当减小，以满足对流量和自由水头的要求。（二）扩建的枝状管网这时已知管路沿线的地形，水塔的高度，各管段的长度，用水点要求的自由水头及通过各管段的流量，要求确定管径。根据枝状管网各条干线的已知条件，用下式计算各自平均总水头线的坡度：然后选出其中平均总水头线坡度最小的那条干线作为基本干线进行设计。简单长管的基本公式为：为了使基本干线上的各管段能通过已知的

5、流量，要求各管段的比阻应为：按照求得的比阻即可选择各管段的管径。在选择管径时，可以选择一部分管段的，而另一部分管段的。使得这些管段的组合正好满足在给定的水头之下通过要求的流量。当基本干线的管径设计之后，需要计算基本干线各节点的水头，并以此为准继续设计各支线管径。第7页共7页大连理工大学网络教育学院第六节有压管路中的水击现象（一）水击现象在给水管路中，当突然地打开或关闭阀门时，使水流的速度发生突然变化，从而引起水流压强的突然变化，这种现象称为有压管路中的水击现象。压强的变化值称为水击压强。由于增压和减压交替进行，对管壁和阀门的作用有

6、如锤击一样，故又称为水锤现象。（掌握水击的四个阶段的时间、压力、阀门等方面的具体变化）下面就下图所示的管路，当阀门突然全闭时，分析水击压强的变化过程。第一阶段，，增压波从阀门向管道进口传播阶段。如下图（a）。在关闭阀门的最初时刻，靠近阀门处的液块m-n立即停止运动，产生增压，液块受到压缩，管壁膨胀，但是，它后面的水体继续向已停下来的水体流来并冲击它，同时产生增压，随后停止下来，这样以增压波的形式向上游传播。设波速为，管长为，则增压波传到水池所需的时间为，当时全管中的水都停止下来，且处于增压状态。第二阶段，，减压波从管道进口向阀门传

7、播阶段。如下图（b）。在时管中为高压，而管道进口M处的压强由于水位没有变化，其大小未变，这样，在内外压强差的作用下，管中的水以流速开始向水池中流动，管中液体膨胀，压强和管壁恢复原状，这种现象以减压波形式向下游传播，在时间时到达闸门处。第7页共7页大连理工大学网络教育学院第三阶段，，减压波从阀门向管道进口传播阶段。如下图（c）。在时整个管道中的压强和管壁都恢复到原状。但是水是向水池中流动的。由于阀门是关闭的，未有水体补充，致使靠近闸门处水体变疏，压强降低一个，管壁收缩，这种现象又以减压波的形式向水池方向传播。在时到达水池，全管处于低

8、压状态。第四阶段，，增压波从管道进口向阀门传播阶段。如上图（d）。在时管道入口处的压力又不平衡，左面压强大，右面压强小，在压差的作用下水又流入管中，向阀门方向发展，流速恢复到，压强和管壁均恢复到水击前的状态，这种现象在时传播到阀门处。时全管道仍有一