第四章 有压管中的恒定流ppt课件.ppt

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1、本章的主要内容：水头损失的概念及分类；两种液流型态及判别；层流和紊流的特征；沿程水头损失变化规律及计算；(层流，紊流)局部水头损失的计算；第三章液流型态及水头损失小结小结1.水头损失的分类与概念：沿程水头损失：hf局部水头损失：hj2.液流产生水头损失的具备的两个条件：1）液体具有粘滞性；（决定作用）2）由于固体边界的影响，液流内部质点间产生相对运动。小结3.两种液流型态及判别：层流紊流分类：判别标准：管流：2000明渠：500物理意义？?hf∝v2.0粗糙区，阻力平方区hf∝v1.75～2.0管流可查莫迪图:过渡粗糙区hf∝v1.75光滑

2、区惯性力，流层间作用的切应力为粘滞切应力和紊动附加切应力之和呈对数或指数曲线分布,沿垂线分布较均匀有涡体产生，质点相互混掺,作不规则紊乱运动,运动要素具有脉动现象管流：Re>2000明流:Re>500紊流hf∝v1.0层流区粘滞力，流层间作用的切向应力为粘滞切应力呈抛物线分布,沿垂线分布不均匀质点运动互不混掺,作线状规则运动管流:Re<2000明流:Re<500层流hf与v的关系λ的变化规律流区主要作用力流速分布流动特征判别标准流态4.谢齐公式:（1）掌握舍齐公式适用条件，了解舍齐系数C与λ值的相互联系；（2）掌握曼宁公式及适用条件：了解糙

3、率的确定方法。5.局部水头损失：掌握局部水头损失的特点与确定方法。6.总水头损失：hw=∑hf+∑hj第四章有压管中的恒定流(steadypipeflow)1.管流的特点:没有自由面有压流动一、管流概述AAA-A2.管流分类(1)流动恒定性:恒定管流;非恒定管流（水击）;(2)管道几何特性(布置情况):简单管道:d=C,无分支;复杂管道：串联，并联，分支，管网．孔口与管嘴(只计hj)(３)管道阻力特性:短管(计hf和hj)长管(只计hf)短管：沿程与局部水头损失均须考虑长管：局部水头损失与流速水头可略短管和长管水力计算特点短管：hjv5%h

4、f2g2>å+忽略不计v2hj2gå+hjv5%hf2g2å+长管：１.自由出流Freeoutflow4.1恒定简单管流水力计算（一）出流特性总水头线测压管水头线2v0HH0v02g总水头线测压管水头线2v0HH0v02g２.淹没出流Submergedoutflow１.计算原理：“Ｅ.Ｅ”（二）自由出流水力计算(v,Q)对1-1断面和2-2断面建立能量方程(三选)令故因表明: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。因为沿程损失局部水头损失代入:即:取:则:管中流速:通过管道流量:称为管道系统的流量系数。当忽略行近流速时，流

5、量计算公式变为（三）淹没出流水力计算1.计算原理：“Ｅ.Ｅ”能量方程(三选):因在淹没出流情况下，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。平均流速因为流量当忽略掉行近流速时，流量计算公式为称为管道系统的流量系数。比较流量水头自由出流H淹没出流Z注：3.自由出流和淹没出流的比较长管：水力粗糙区，按谢才公式令得或其中K称为流量模数或特性流量.按长管的情况计算：E.E：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

6、，试求通过管道的流量（分别按短管和长管进行计算）。（一）先将管道作为短管，求通过管道流量。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(二)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（三）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所得流量相差0.00004m3/s，相对误差为。由此可见，将上述管道按长管计算，误差很小。对恒定流，有压管道的水力计算主要有下列几种。一、输水能力计算已知管道布置、断面尺寸及作用水头时，要求确定管道通过的流量。计算如上节例题。二、当已知管道尺寸和输水能力

7、时，计算水头损失；即要求确定通过一定流量时所必须的水头。4.1简单管道水力计算的基本类型例4-2由水塔沿长度L为3500m，直径d为300mm的新铸铁管向工厂输水（见图）。设安置水塔处的地面高程zb为130.0m，厂区地面高程zc为110.0m，工厂所需水头Hc为25m。若须保证工厂供水量Q为85l/s，求水塔高度（即地面至水塔水面的垂直距离）。解：给水管道常按长管计算。由表4-1查得d＝300m的新铸铁管K＝1.144m3/s。管道内流速故修正系数k＝1。计算水头损失所需水塔高度为＝24.3m三、管线布置已定，当要求输送一定流量时，确定所

8、需的断面尺寸（圆形管道即确定管道直径）。这时可能出现下述两种情况：1．管道的输水能力、管长l及管道的总水头H均已确定。若管道为长管，流量模数由表4-1即可查出所需的管道直径。若为