孔口管嘴管路流动课件.ppt

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1、孔口管嘴管路流动第五章本章应用流体力学基本原理(连续性方程，伯努利方程等),结合具体流动条件，研究流体经孔口、管嘴及管道的流动。本章导读薄壁孔口dδdL管嘴L=(3～4)d第一节　孔口自由出流一、孔口、管嘴分类1.按结构形式分类厚壁孔口dδdL管嘴L=(3～4)d1）薄壁孔口：由于壁较薄，出流流股与孔口壁接触仅是一条周线，其厚度对流动不产生显著影响。2）厚壁孔口或管嘴：出流流股先收缩后扩张，与孔口壁接触形成面而不是线。2.按出流方式分：自由出流：液体自孔口出流到大气中。淹没出流：液体自孔口出流到另一个充满液体的空间

2、。二、薄壁孔口自由出流AAH00CC如图，容器中液体从四面八方流向孔口，由于质点惯性，当绕过孔口边缘时，流线不能成直角突然地改变方向，而只能以曲线继续弯曲且向中心收缩，到达某一距离（大约　　处），断面（C-C断面）收缩到达最小。1.00为基准线，列A-A与C-C两断面的伯努利方程：AAH00CC令则讨论：1.H0-----作用水头：包括了两断面的位差，压差以及上游来流速度头。一部份克服出口处局部阻力而损失掉，另一部份变成C-C断面的动能。2.对于孔口自由出流：∴（自由液面速度可忽略不计）3.计算流量：∴∴-----

3、孔口出流收缩断面速度计算式令-----流速系数则（ε：收缩系数，A：孔口面积）∴另∴一般∴从以上可知，μ与φ及ε有关，但φ接近于1，所以μ主要受收缩系数的影响。第二节孔口淹没出流以孔口中心线为基准，取1-1及2-2两列能量方程：11H1CC22H1而-----液体流经孔口处的局部阻力系数-----液体在收缩断面后突然扩大的局部阻力系数讨论：1）对突然扩大2）计算流量，令∴∵∵令∴3）若　　　　　，且忽略上下游液面的速度头则∴4）若1-1面上为有压出流5）气体出流一般均为淹没出流，作用水头用压强　差来表示。ABAB∴

4、对孔口流量计，管径不变则ABAB例5-1房间顶部设置夹层，把处理过的清洁空气用风机送入夹层中，并使层中保持300Pa的压强，清洁空气在此压强作用下，能过孔板的孔口向房间流出，μ=0.6，φ=0.97，孔口直径1cm，求每个孔口出流的流量及速度。解：由孔口流量公式：出流速度：第三节　管嘴出流如果壁厚　　　　或侧壁孔口处接一段长的圆管时，此时流动情况为管嘴出流。特点：水流入嘴嘴时如同孔口出流一样，管流股也发生收缩，存在着收缩断面CC（大约在处），尔后流股逐渐扩张，至出口断面上完全充满管嘴断面流出。AA00CCLBB1、

5、管嘴出流流量以管嘴中心线为基准线，列A-A及B-B断面伯努利方程：令则管嘴流量由于出口断面B-B流股完全充满（不同于孔口）则取锐缘进口∴表达式完全相同，但与孔口出流孔口出流∴故同样水头同样过流断面积，管嘴的过流能力是孔口过流能力的1.32倍。2、管嘴内的真空度在C-C断面前后流股与管壁分离，中间形成涡旋区，产生负压，出现了管嘴真空现象。在H0（作用水头）中，压差项　　　里，pC（绝对压强）小于大气压，从而使H0增大，促使出流流量增大。通过收缩断面C-C与出口断面B-B建立能量方程得：he=突然扩大损失+沿程损失代入

6、上式而突然扩张代入上式AA00CCLBB讨论：1）在管嘴收缩断面上，产生一个大小取决于作用水头H0的真空度，其数值相对于H0来看是一个较大值。2）H0越大，hC越大，但当　　　　　　时，在常温时水发生汽化而产生气泡，真空破坏，气泡与外界相连。为保证管嘴正常出流，真空值应控制在以下，即：　　　　　，则允许最大作用水头将时，故：C-C断面真空度3）管子太长，hf增加，Q下降；若管子太短，收缩后还没完全扩大充满，真空不能完全形成，Q下降，例5-2图示水箱中用一薄壁孔口的隔板隔开，已知孔口及两出流管嘴直径相等，均为　　　　

7、，流入左侧水箱流量　　　　，试求两管嘴流出的流量Q1及Q2。，故实际　　　。∴QQ0H1dddQ1Q2H2解：设H1和H2分别为左、右两侧水箱水位高度，如图所示，根据孔口淹没出流公式：根据管嘴出流公式：∵H1及H2高度不变由连续性方程∴∴QQ0H1dddQ1Q2H2∴则则例5-3液体从封闭的立式容器中经管嘴流入开口水池，管嘴直径，，要求流量为，试求作用于容器内液面上的压强为多少？解：按管嘴出流流量公式：将代入H1H2pahp0∴取则而又由∴H1H2pahp0第四节简单管路管道内压强不等于大气压的管道-----有压管

8、道。管道内存在自由表面，且自由表面上为大气压强的输送管道-----无压管道。具有相同管径d，相同流量Q的管段-----简单管路。112200H221100以0-0为基准线，列1-1，2-2两断面间的能量方程式则因出口局部阻力系数　　　，若将1作为　包括到中，则上式而　　　　　∴若管道为圆管，　　　　　则令　　　　　　　　　单位则对于一给定管路为定数，综合反映