孔口管嘴及有压管流

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1、第7章孔口、管嘴与有压管流本章所用知识点连续性方程能量方程沿程水头损失局部水头损失重点掌握孔口、管嘴恒定出流的水力计算有压管路恒定流动的水力计算输水能力确定管径确定水泵、虹吸管安装高度，水塔建筑高度的确定§7.1薄壁孔口恒定出流7.1.1孔口出流的分类自由出流与淹没出流：见图小孔口出流与大孔口出流小孔口大孔口恒定出流与非恒定出流薄壁孔口与厚壁孔口特征（1）水流现象（2）小孔口（3）恒定流（4）自由出流（5）具有收缩断面7.1.2薄壁小孔口恒定自由出流以孔口形心点水平面为基准面,对断面1-1，c-c列能量方程流量公式断面收缩系数，0.62-0.63动能修正系数，1孔口局部阻力系

2、数，0.04-0.06流量系数流速公式流速系数流量公式7.1.3小孔口流量系数的影响因素雷诺数、边界条件孔口的形状：对于小孔口，影响不大孔口位置完善收缩（1）全部收缩非完善收缩（2）或部分收缩（3&4）7.1.4薄壁小孔口恒定淹没出流以孔口形心点水平面为基准面，对断面1-1，2-2列能量方程流速公式流量公式薄壁小孔口恒定自由出流VS淹没出流（1）流量公式相同（2）流量系数（3）作用水头自由出流：为孔口形心点的淹没深度；淹没出流：为上下游水面差；薄壁大孔口出流大孔口出流可视为是由无数小孔口组成，通过积分的方法可求得大孔口流量系数。实际计算表明，在估算大孔口流量时，小孔口流量公式

3、也适用于大孔口，式中为大孔口形心点的作用水头，因大孔口出流多为不完善收缩，其流量系数偏大。大孔口流量系数水流收缩情况流量系数全部收缩（不完善收缩）0.70底部无收缩有适度侧收缩0.65~0.70底部无收缩侧向很小收缩0.70~0.75底部无收缩侧向极小收缩0.80~0.90§7.2管嘴恒定出流7.2.1圆柱形外延管嘴恒定出流管嘴局部阻力系数，0.5为什么接管嘴后局部阻力增加了，而流量却增大呢？7.2.2圆柱形外延管嘴的真空压强7.2.3外延管嘴的工作条件（1）作用水头：（水柱）（2）管嘴长度：7.2.4其他形式的管嘴§7.3孔口（管嘴）的变水头出流放空时间：上讲内容1、薄壁小

4、孔口恒定自由出流2、薄壁小孔口的恒定淹没出流3、圆柱形外延管嘴恒定出流4、圆柱形外延管嘴的真空压强§7.4短管的水力计算长管与短管的概念短管：在整个管路系统中，与及各占相当比重，在水力计算时都要考虑如：水泵吸水管、虹吸管、倒虹吸管长管：在整个管路系统中，占绝对比重，、为微量，在水力计算时，只考虑如：给水管路（管网）、水泵压水管7.4.1短管自由出流流量公式：管路系统流量系数管路系统阻力系数7.4.2短管淹没出流流量公式：短管自由出流与淹没出流比较：流量公式：流量系数：结论：（1）管路系统相同、作用水头相同，自由出流与淹没出流流量相等。（2）不同点：自由出流，为出口距上游水面的

5、高差；而淹没出流，为上下游水面的高差。7.4.3短管水力计算的类型（1）已知作用水头、管的长度、管径、管材（沿程阻力系数）以及管路布置（局部阻力系数），确定流量（2）已知流量、管的长度、管径、管材以及管路布置，确定作用水头（3）已知作用水头、流量、管的长度、管材以及管路布置，确定管径应用举例例1：虹吸管的水力计算已知上下游水位差H，虹吸管顶部管中心线与上游水面高差z1=5.0m。管长l1,l2,l3，管径d=0.25m，选用铸铁管，n=0.011。局部损失系数：弯头处，进口，出口求:（1）虹吸管流量；（2）求虹吸管最大真空压强；（3）若虹吸管最大允许真空压强水柱），安装高度是

6、否合理？例2：水泵的水力计算离心水泵，Q=0.02m3/s，管长允许吸水真空压强，安装高度试：校核水泵的安装高度是否合理？求最大安装高度？例3：倒虹吸管的水力计算已知流量，两水面高差，管长，，，，求管径？§7.5长管的水力计算7.5.1简单管路比阻法:比阻：注意：在水力计算时,比阻s0在不同流态、流区有不同的值.当,为阻力平方区，查表7-3、7-5，根据n，d查比阻当,在光滑区或过渡区,用系数修正修正系数值（表7-4）0.200.250.300.350.400.451.411.331.281.241.201.1750.500.550.600.650.700.751.151.1

7、31.1151.101.0851.070.800.850.901.001.101.061.051.041.031.0151.0（1）通用公式对于圆管（2）专用公式（铸铁管）舍维列夫公式（粗糙区）光滑区和过渡区对于明渠水流K----流量模数，与比阻的关系见上式。可用于明渠均匀流的水力计算。7.5.2串联管路计算原则举例：如图所示，已知，；，；，，管道为铸铁管，，转输流量，管路水平布置，管道末端高程，服务水头（自由水头）,求水塔的高度？步骤总结（1）求各管中流量、流速，判别在哪个区；（2）求各管段的比阻（查