第3-2章：有压管道恒定流

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1、有压非恒定管流：管流运动要素随时间变化的有压管流。一、概念有压恒定管流：管流的所有运动要素均不随时间变化的有压管流。概述有压管流（Penstock）：管道中流体在压力差作用下的流动称为有压管流。第3-2章有压管道恒定流二、分类1、有压管道根据布置的不同，可分为：有压管道简单管路复杂管路串联管道并联管道管网枝状管网环状管网概述简单管路：是指管径、流速、流量沿程不变，且无分支的单线管道。复杂管路：是指由两根以上管道所组成的管路系统。2、按局部水头损失和流速水头之和在总水头损失中所占的比重，管道可分为概述有

2、压管道长管：指管道中以沿程损失为主，局部损失和流速水头所占比重小于（5%~10%）的沿程水头损失，局部损失和流速水头可忽略的管道。短管：局部水头损失和流速水头不能忽略的管道，需要同时计算的管道。第一节简单管道水力计算的基本公式且A1>>A，A2>>A，则有：令：列断面1-1、2-2能量方程：一、淹没出流papaHv0v211L,d,A总水头线测压管水头线B闸门２V=0A2A1OO说明：简单管道淹没出流，作用水头H0完全用于克服沿程阻力、局部阻力，即：H0——作用水头，指上、下游水位差加上游行进流速水头

3、。——局部阻力系数，包含出口损失管道中的流速与流量为：式中：——管系流量系数，，反映了沿程阻力和局部阻力对管道输水能力的影响。H0——作用水头，指管道出口形心至上游水池水面的水头与上游行进流速的流速水头之和。第一节简单管道的水力计算列1-1，2-2能量方程——局部阻力系数，不包含出口损失二、自由出流式中：——管系流量系数。21v0vpa1AH总水头线测压管水头线2OO概述第二节简单管道、短管水力计算的类型及实例验算管道的输水能力：在给定作用水头、管线布置和断面尺寸的情况下，确定输送的流量。确定水头：已

4、知管线布置和必需输送的流量，确定相应的水头。确定管径d：即已知管线布置、作用水头及必需输送的流量，确定管径d，并且规格化。一、水力计算的任务虹吸管是指一部分管轴线高于上游水面，而出口又低于上游水面的有压输水管道。出口可以是自由出流，也可以是淹没出流。二、水力计算实例1、虹吸管的水力计算虹吸管引水广泛应用于各种工程实际中，如给水处理厂的虹吸式滤池都是利用虹吸原理进行工作的。虹吸管顶部的真空压强理论值不能大于最大真空值（10m水柱）。当虹吸管内压强接近该温度下的汽化压强时，液体将产生汽化，破坏水流连续性，

5、可能产生空蚀破坏，故一般虹吸管中的真空值7～8m水柱。虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。虹吸管长度一般不长，故按短管计算。虹吸灌溉真空输水：世界上最大直径的虹吸管(右侧直径1520毫米、左侧600毫米)，虹吸高度均为八米，犹如一条巨龙伴游一条小龙匐卧在浙江杭州萧山区黄石垅水库大坝上，尤为壮观，已获吉尼斯世界纪录。例1：用虹吸管自钻井输水至集水池。虹吸管长L=LAB+LBC=30+40=70m，d=200mm。钻井至集水池间的恒定水位高差H=1.60m。又已知=0.03，管路进口、120弯头、90

6、°弯头及出口处的局部阻力系数分别为1=0.5，2=0.2，3=0.5，4=1.0。试求：（1）、流经虹吸管的流量；（2）、如虹吸管顶部B点的安装高度hs=4.5m，校核其真空度。（1）列1-1、3-3能量方程，忽略行进流速υ0=03H11223hBCABoo（2）假设2-2中心与B点高度相当，离管路进口距离与B点也几乎相等，列1-1，2-2能量方程：所以虹吸管可正常工作。3H11223hBCABoohs—虹吸管顶部B点安装高度我国最大的倒虹吸管例2：路基上设置的钢筋混凝土倒虹吸管，如图所示。

7、管长。试求：（1）如上、下游水位差为，管径d=2m复核其泄流能力Q；(2）如泄流量，若管径与下游水位维持不变，问上游水位怎样变化？（3）如流量，上、下游水位保持原状不变即(H=8m），问管径应如何变化？解（1）取基准面0-0及计算断面1-1、2-2，写能量方程（1）用满宁公式：水力半径：谢才系数1122ABCDHoo沿程阻力系数管内流量解得内流速局部阻力系数水头损失为此加大成，H'随之大于H，故上游水位壅高。因为管长、管径、管材及管道布置未变，则各项阻力系数不变，故：故H'>H，上游水位壅高至30

8、.06m。（2）据题意，（3）据题意，管径改变为d‘>d，则管内流速改变为υ，由式（1）得或：整理得：用试算法解此一元五次方程，得如采用成品管材，则查产品规格选略大于d'的管道。由于管径的改变，R、C、均随之变化，所以如作精确计算，还宜以d'值重新计算c、此处不作赘述。第三节长管水力计算如管流处于阻力平方区，可用谢才公式计算：列断面１-１与２-２的能量方程对于长管，相对较小，均可忽略，故有：∵∴即：流量模数与流量具有相同的量纲长管:作用水头全部用于