流体力学孔口管嘴管路流动ppt课件

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1、2021/7/24§5.1孔口自由出流§5.2孔口淹没出流§5.3管嘴出流§5.4简单管路§5.5管路的串联与并联§5.6管网计算基础§5.7有压管中的水击第五章孔口管嘴管路流动2021/7/24§5.1孔口自由出流在容器侧壁或底壁上开一孔口，容器中的液体自孔口出流到大气中，称为孔口自由出流由于水在容器中流动的沿程损失甚微，故仅在孔口处发生能量损失。右图所示为一具有锐缘的小孔口，出流流股与孔口壁接触仅是一条周线，当流体通过此接触壁面时，由于流线不能成直线突然改变方向，只能以圆滑曲线逐渐弯曲。2021/7/24

2、薄壁小孔口出流公式1.孔口自由出流令2021/7/24φ称为速度系数，称为收缩系数称为孔口流量系数，μ≈0.60～0.622021/7/242.收缩系数全部收缩非全部收缩完善收缩不完善收缩全部收缩非全部收缩ε=0.62~0.64φ=0.97μ=0.60~0.62完善收缩的薄壁圆形小孔口2021/7/24§5.2孔口淹没出流当液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间时称为淹没出流，当液面为大气压时，根据伯努利能量方程，可写出：令2021/7/24比较自由出流和淹没出流的基本公式自由出流淹没出流2021/7/24当

3、p1≠p2≠0时，淹没出流流量分析：2021/7/24当为气体淹没出流时，其流量表达式为：综上所述，当为液体淹没出流时：2021/7/24孔口淹没出流的应用在管道中装设孔板，测得孔板前后渐变断面上的压差，即可求得管中流量。这种装置叫孔板流量计。孔板流量计：2021/7/24因为流量、管径在给定条件下不变，所以测压断面上流速相等，故对于液体：对于气体：孔板流量计：2021/7/24§5.3管嘴出流圆柱形外管嘴出流当圆孔壁厚δ等于3-4d时，或者在孔口处外接一段长l＝3-4d的圆管时，此时的出流称为圆柱形外管嘴出

4、流，外接短管称为管嘴。2021/7/24令2021/7/24对于锐缘进口：2021/7/24比较自由出流、淹没出流和管嘴出流流量计算的基本公式淹没出流自由出流管嘴出流流量系数µ相等，0.6~0.62流量系数µ=0.822021/7/24柱状管嘴内的真空度2021/7/242021/7/242021/7/24其它类型管嘴出流一、流线形管嘴二、收缩圆锥形管嘴三、扩大圆锥形管嘴2021/7/24作业：5-3，5-4，5-102021/7/24§5.4简单管路4.1简单管路中的流动为了研究流体在管路中流动规律，首先要

5、讨论在简单管路中的流动。所谓简单管路就是具有相同管径d，相同流量Q的管段，他们是组成各种复杂管路的基本单元。2021/7/24令则：2021/7/24对于风机带动的气体管路，有：令则有：对已给定的管路是一个定数，它综合反映了管路上的沿程阻力和局部阻力情况，故称为管路阻抗。引入这一概念对分析管路流动较为方便。两式所表示的规律为：简单管路中，总阻力损失与体积流量平方成正比。2021/7/244.2水泵水头水泵水头（又称扬程）不仅用来克服流动阻力，还用来提高液体的位置水头、压强水头，使之流到高位压力水箱中。水泵水头

6、(又称扬程)不仅用来克服流动阻力，还用来提高液体的位置水头、压强水头，使之流到高位压力水箱中。2021/7/244.3虹吸管所谓虹吸管即管道中一部分高出上游供水液面的简单管路。2021/7/244.3虹吸管令：于是式中2021/7/24虹吸管最大真空高度代入v得：2021/7/24§5.5管路的串联与并联任何复杂管路都是由简单管路经串联、并联组合而成。因此研究串联、并联管路的流动规律十分重要。5.1串联管路串联管路是由许多简单管路首尾相接组合而成，如图5-14所示。2021/7/24节点：管段相接之点称为节点

7、，如图中a点、b点。在每一个节点上都遵循质量平衡原理，即流入的质量流量与流出的质量流量相等，当ρ＝常数时，流入的体积流量等于流出的体积流量，取流入流量为正，流出流量为负，则对于每一个节点可以写出∑Q=0。因此对串联管路（无中途分流或合流）则有：Q1=Q2＝Q3因流量Q各段相等，于是得串联管路阻力损失，按阻力叠加原理有：2021/7/245.2并联管路流体从总管路节点a上分出两根以上的管段，而这些管段同时又汇集到另一节点b上，在节点a和b之间的各管段称为并联管路，如图5-15所示。同串联管路一样，遵循质量平衡原

8、理，ρ＝常数时，应满足ΣQ＝0，则。点上流量为2021/7/24于是得到并联管路计算原则：并联节点上的总流量为各支管中流量之和；并联各支管上的阻力损失相等。总的阻抗平方根倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和。设S为并联管路的总阻抗，Q为总流量，则有：代入式有：2021/7/24注意：并联管路各段上的水头损失相等并不意味着它们的能量损失也相等，因为各段阻力不同，流量也就不同，以同样的水头损失乘以不同的重力