第5章+孔口、管嘴出流和有压管路

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1、水力学武汉理工大学土木工程与建筑学院金建华第5章孔口、管嘴出流和有压管路5.1孔口出流(OrificeFlow)5.2管嘴出流(NozzleFlow)5.3短管的水力计算(HydraulicCalculationofShortPipeSystem)5.4长管的水力计算(HydraulicCalculationofLongPipeSystem)5.5有压管路中的水击(WaterHammerinPipeSystem)第5章孔口、管嘴出流和有压管路第5章孔口、管嘴出流和有压管路容器壁上开孔，液体经孔口流出的水力现象称为孔口出流；在孔

2、口接一段长为3~4倍孔口直径的短管，液体经短管并在出口断面满管流出的水力现象称为管嘴出流；水沿管道满管流动的水力现象称为有压管流。孔口、管嘴出流和有压管流的水力计算，是总流的连续性方程、能量方程以及流动阻力和水头损失规律的具体应用。第5章孔口、管嘴出流和有压管路5.1孔口出流(OrificeFlow)当孔壁与出孔水流仅在一周线上接触，壁的厚度对水流现象没有影响，这种孔口称为薄壁孔口。第5章孔口、管嘴出流和有压管路一、薄壁小孔口恒定出流(Steadyoutflowthoughsmallsharp-edgedorifice)5.1

3、孔口出流(OrificeFlow)当孔口的直径d（或高度e）与孔口形心在水面下的深度H相比很小，如d≤H/10，便可认为孔口断面上各点的作用水头相等,这样的孔口称为小孔口。当d>H/10，应考虑不同高度上的作用水头差异，这样的孔口是大孔口(bigorifice)。位于水平面上的底孔则无大小孔口之分。一、薄壁小孔口恒定出流(Steadyoutflowthoughsmallsharp-edgedorifice)5.1孔口出流(OrificeFlow)（1）小孔口自由出流(Freeoutflowthoughsmallorifice)

4、设孔口断面面积为A，收缩断面面积为Ac,则Ac/A=ε，称为收缩系数(thecoefficientofcontraction)对断面0-0及c-c列伯诺里方程（1）小孔口自由出流(Freeoutflowthoughsmallorifice)（1）小孔口自由出流(Freeoutflowthoughsmallorifice)（1）小孔口自由出流(Freeoutflowthoughsmallorifice)（2）小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmallorifice)水由孔口直接流入另一部分水体中，

5、致使孔口淹没在下游水面之下，这种情况称为淹没出流。5.1孔口出流(OrificeFlow)（2）小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmallorifice)取上、下游过水断面1-1、2-2，列伯诺里方程5.1孔口出流(OrificeFlow)（2）小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmallorifice)取上、下游过水断面1-1、2-2，列伯诺里方程5.1孔口出流(OrificeFlow)（2）小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmal

6、lorifice)5.1孔口出流(OrificeFlow)（2）小孔口淹没出流(submergeddischargethoughsmallorifice)5.1孔口出流(OrificeFlow)（3）孔口出流的各项系数(Coefficientsfororificeflow)第5章孔口、管嘴出流和有压管路5.1孔口出流(OrificeFlow)二、孔口变水头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)孔口出流过程中，如容器内水位随时间降低或升高，导致孔口的流量随时间变化，这种情况称为孔口变水头出流。第

7、5章孔口、管嘴出流和有压管路h5.1孔口出流(OrificeFlow)二、孔口变水头出流(orificeflowwithvaryingactinghead)变水头出流是非恒定流(unsteadyflow)，但一般说来容器水面积比孔口面积大得多，水位的变化缓慢，则可把整个出流过程划分为许多微小时段，将各微小时段内的流动近似看成恒定流(steadyflow)，这样就把非恒定流问题转化为恒定流问题处理。第5章孔口、管嘴出流和有压管路h二、孔口变水头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)h二、孔口变水

8、头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)h二、孔口变水头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)h二、孔口变水头出流(Orificeflowwithvaryingactinghead)5.1孔口出流(Orifi