第十一章 孔口、管嘴、闸孔出流及堰流

《第十一章 孔口、管嘴、闸孔出流及堰流》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十一章孔口、管嘴、闸孔出流及堰流概念第一节薄壁小孔口恒定出流一、薄壁小孔口恒定自由出流二、小孔口的淹没出流三、影响孔口出流流量系数的因素第二节管嘴出流第三节孔口的非恒定泄流第四节闸孔出流第五节堰流概念一、孔口出流（OrificeDischarge）：在容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象就称为孔口出流。paHd应用：排水工程中各类取水，泄水闸孔，以及某些量测流量设备均属孔口。二、管嘴出流（NozzleDischarge）：在孔口上连接长为3~4倍孔径的短管，水经过短管并在出口断面满管流出的水力现象。应用：消防水枪和水力机械化施工用水枪。H000ccHPa11vCv

2、0v第一节薄壁小孔口恒定出流第一节薄壁小孔口恒定出流一、孔口出流分类小孔口（SmallOrifice）：当孔口直径d（或高度e）与孔口形心以上的水头高度H的比值小于0.1，即d/H<0.1时，可认为孔口射流断面上的各点流速相等，且各点水头亦相等，这时的孔口称为小孔口。大孔口（BigOrifice）：当孔口直径d（或高度e）与孔口形心以上的水头高H的比值大于0.1，即d/H>0.1时，需考虑在孔口射流断面上各点的水头、压强、速度沿孔口高度的变化，这时的孔口称为大孔口。1、根据d/H的比值大小分：大孔口、小孔口paHd恒定出流（SteadyDischarge）：当孔口出流

3、时，水箱中水量如能得到源源不断的补充，从而使孔口的水头不变，此时的出流称为恒定出流。非恒定出流（UnsteadyDischarge）：当孔口出流时，水箱中水量得不到补充，则孔口的水头不断变化，此时的出流称为非恒定出流。3、根据孔口水头变化情况分：恒定出流、非恒定出流第一节薄壁小孔口恒定出流2、根据出流条件分：自由出流、淹没出流淹没出流（SubmergedDischarge）：若经孔口流出的水流不是进入空气，而是流入下游水体中，致使孔口淹没在下游水面之下，这种情况称为淹没出流。自由出流（FreeDischarge）：若经孔口流出的水流直接进入空气中，此时收缩断面的压强可

4、认为是大气压强，即pc=pa，则该孔口出流称为孔口自由出流。第一节薄壁小孔口恒定出流薄壁孔口（Thin-wallOrifice）：当孔口具有锐缘时，孔壁与水流仅在一条周线上接触，即孔口的壁厚对出流并不发生影响。这种孔口叫做薄壁孔口。薄壁孔口厚度小于孔径或孔高的三倍4、根据孔口厚度和形状：薄壁孔口出流、厚壁孔口出流厚壁孔口（Thick-wallOrifice）：当孔口具有一定厚度时，孔壁与水流仅在面上接触。这种孔口叫做厚壁孔口。孔口厚度大于孔径或孔高的3—4倍，成为管嘴出流。二、薄壁小孔口恒定自由出流收缩断面与收缩系数收缩系数：是指收缩断面面积与孔口断面面积之比，以表

5、示。根据试验资料，收缩断面直径dc=0.8d。H000ccpaHd第一节薄壁小孔口恒定出流薄壁小孔口恒定自由出流的流速与流量计算考虑到：1）小孔口自由出流，则有pc=pa；2）水箱中的微小水头损失可忽略不计，则有hw=hj=0c2/2g。H000ccpaHd断面0-0和收缩断面C-C，列能量方程令则——流速系数，，是收缩断面的实际流体流速vc对理想流体流速的比值。圆形小孔口在Re很大的时候，流速系数，流径小孔口的局部阻力系数。则有：——孔口的流量系数，，对于薄壁小孔口：——作用水头（包括行进流速）；式中：——水流经孔口的局部阻力系数；第一节薄壁小孔口恒定出流三、小

6、孔口的淹没出流说明：小孔口淹没出流时的作用水头全部转化为水流流经孔口和从孔口流出后突然扩大的局部水头损失。列断面1-1与断面2-2的能量方程令且：则式中：——水流经孔口的局部阻力系数，——水流由孔口流出后突然扩大的局部阻力系数，有。时，。当第一节薄壁小孔口恒定出流H0H11122HH2v2v1vc——孔口淹没出流的流量系数，可取与自由出流时的流量系数相同，即。式中：注意：自由出流时，水头H系水面至孔口形心的深度；淹没出流时，水头H值系孔口上、下游水面高差。流速、流量与孔口在水面下的深度无关，所以也无“大”，“小”孔口区别。第一节薄壁小孔口恒定出流Q1Q2Q1

7、Q2Q1=Q2四、影响孔口出流流量系数的因素在边界条件中，影响c的因素有：孔口形状、孔口边缘情况、孔口在壁面上的位置三个方面。孔口形状对的影响实验证明，对于小孔口，不同形状孔口的流量系数影响不大。孔口边缘情况对的影响孔口边缘情况对收缩系数会有影响：薄壁孔口的收缩系数最小（=0.64），圆边孔口收缩系数较大，甚至等于1。第一节薄壁小孔口恒定出流全部收缩孔口（FullContrastiveOrifice）：当孔口的全部边界都不与相邻的容器底边和侧边重合时，孔口出流时的四周流线都发生收缩，这种孔口称为全部收缩孔口(如a,b)。完善收缩（Perf