《有压管中的恒定流》PPT课件.ppt

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1、第4章有压管中的恒定流第4章有压管中的恒定流本章重点介绍有压管道中恒定流水力计算，实际就是能量方程在管道中的应用。有压管道：整个断面均被液体充满，断面周界就是湿周（没有自由表面），管壁上各点均受到液体压强的作用、管道中液体的动水相对压强不为零。液体管壁有压管道液体自由面管壁无压管道第4章有压管中的恒定流若有压管道中液体的运动要素时均值不随时间改变，则为有压管道中的恒定流；若运动要素时均值随时间改变，则称为有压管中的非恒定流。第4章有压管中的恒定流管道根据其布置情况可分为：简单管道：复杂管道：串联管道并联管道分叉管道简单管道串联管道并

2、联管道指管道直径不变且无分支的管道。根据hf与hj两种水头损失在总水头损失中所占比重的不同，可将管道分为长管及短管。长管：以沿程水头损失水头为主，局部损失和流速水头可忽略不计。如自来水管、灌溉引水管。短管：局部损失和流速水头在沿程水头损失中占有相当的比重（一般大于5％），计算时不能忽略。如水泵吸水管、虹吸管、混凝土坝内的压力泄水管。第4章有压管中的恒定流根据hf与hj两种水头损失在总水头损失中所占比重的不同，可将管道分为长管及短管。注意：长管和短管不是按管道绝对长度判断。当管道存在较大局部损失的管件，如部分开启闸门、喷嘴、底阀等。即

3、使管道很长，局部损失不能略去，必须按短管计算。对于长管，略去局部水头损失和流速水头（沿程损失不能略去），计算工作大大简化，同时，对计算结果又没有多大影响。第4章有压管中的恒定流第4章有压管中的恒定流4.1简单管道水力计算的基本公式4.2简单管道水力计算的基本类型4.3简单管道水力计算特例——虹吸管及水泵的水力计算4.4串联管道的水力计算4.5并联管道的水力计算4.6分叉管道的水力计算4.7沿程均匀泄流管道的水力计算第4章有压管中的恒定流4.1简单管道水力计算的基本公式4.2简单管道水力计算的基本类型4.3简单管道水力计算特例——虹吸

4、管及水泵的水力计算4.4串联管道的水力计算4.5并联管道的水力计算4.6分叉管道的水力计算4.7沿程均匀泄流管道的水力计算4.1简单管道水力计算的基本公式简单管道的水力计算可分为自由出流和淹没出流两种情况。自由出流：水流由管道出口流入到大气之中，水股四周都受大气压强的作用。淹没出流：管道出口淹没在水下。自由出流淹没出流管径沿程不变、且无分支的管道一个简单管道系统，在恒定流条件下自由出流。在已知图中所给条件下，求流量Q？4.1.1自由出流以通过出口中心高程的水平面为基准面，对入流1-1断面和出口2-2断面列能量方程，则因故v0:行近流

5、速H上式表明：管道的总水头将全部消耗于管道的水头损失和保持出口的动能。因为沿程水头损失：局部水头损失：所以管中流速通过管道流量管道系统的流量系数当忽略行近流速时，流量计算公式变为4.1.2淹没出流以下游水池的水面为基准面，对入流断面1-1和下游水池断面2-2列能量方程，则上下游水位差在淹没出流情况下，包括行进流速的上下游水位差z0完全消耗于沿程损失及局部损失。在已知图中所给条件下，求流量Q？包括v0的上下游水位差（4.5）管内平均流速通过管道的流量（4.6）忽略行近流速称为管道系统的流量系数（4.6’）（4.6’）淹没出流自由出流（

6、4.4）出口中心以上的水头上下游水位差两者的流量系数μc表达式不同，但是数值是相等的。自由出流淹没出流原因：前进自由出流淹没出流返回令，则以上是按短管计算的情况。如按长管的情况，忽略局部水头损失hj及流速水头损失，有水利工程中有压输水管道水流一般属于湍流的水力粗糙区，其水头损失可直接按谢齐公式计算，即则（4.7）或4.1.3长管的计算与流态有关K：称为流量模数，，综合地反映管道断面形状、尺寸及边壁粗糙对输水能力的影响。其量纲与流量相同，表示水力坡度J=1时的流量Q=K。粗糙系数n为定值的圆管，K值为管径d的函数。（见下表）给水管道中

7、的水流，一般流速不太大，可能属于紊流的粗糙区或过渡粗糙区。近似认为：当v＜1.2m/s时，管流属于过渡粗糙区，hf约与流速v的1.8次方成正比。故当按常用的经验公式计算谢齐系数C求hf应在右端乘以修正系数k，即式中，k值为修正系数，其值可查表4.1。图钢管及铸铁管修正系数k值例4.1一简单管道，如图所示。长为800m，管径为0.1m，水头为20m，管道中间有二个弯头，每个弯头的局部水头损失系数为0.3，已知沿程阻力系数λ＝0.025，试求通过管道的流量。（1）先将管道作为短管，求通过管道流量。根据（4-4）式并且不考虑行近流速水头，

8、则局部损失共包括进口损失和弯头损失。进口局部损失系数故（2）计算沿程损失及局部损失管中流速流速水头沿程损失局部损失故沿程水头损失占总水头的百分数为所以该管道按长管计算就可以了。（3）按长管计算管道所通过的流量根据故按长管计算与短管计算