第五章 有压管中的恒定流ppt课件.ppt

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1、第五章有压管道的恒定流动【教学基本要求】了解有压管流的基本特点，了解孔口和管嘴恒定出流能力不同的原因。掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。学习重点：掌握简单管道的水力计算。第一节液体经薄壁孔口的恒定出流HH0OOCAACDCvCv0孔口出流的分类小孔口出流、大孔口出流（按d/H是否大于0.1来判定）；恒定出流、非恒定出流；淹没出流、自由出流；薄壁出流、厚壁出流。孔口流出的水流进入空气中称为自由出流。对上游断面O-O和收缩断面C-C运用能量方程即可得到小孔口自由出流公式HH0OOCAACDCvCv0一.小孔口的自由出流H0作用总水头孔口流速系数孔口

2、流量系数大孔口出流的流量公式形式不变，只是相应的水头应近似取为孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。厚壁孔口出流与薄壁孔口出流的差别在于收缩系数和边壁性质有关，注意到收缩系数定义中的A为孔口外侧面积，容易看出孔边修圆后，收缩减小，收缩系数和流量系数都增大。AAcAc第二节液体经管嘴的恒定出流CD3～4DvCvc管嘴出流的局部损失由两部分组成，即孔口的局部水头损失及收缩断面后扩展产生的局部损失，水头损失大于孔口出流。但是管嘴出流为满流，收缩系数为1，因此流量系数仍比孔口大，其出流公式为管嘴出流流量系数的加大也可以从管嘴收缩断面处存在的真空

3、来解释，由于收缩断面在管嘴内，压强要比孔口出流时的零压低，必然会提高吸出流量的能力。D3～4DvCvcC第三节短管的水力计算自由出流vOO1122HvOO112233淹没出流zh1、概述zz211223l2l1Q3Q2Q1hf1=hf2=hf3hfABhfCDHABCD简单管路复杂管路长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。需要注意有压管道恒定流动水力计算主要解决以下几方面问题：①计算管道输水能力；②确定作用水头；

4、③计算管道的断面尺寸。④计算沿程压强分布。实际流体恒定总流能量方程沿程损失局部损失已能定量分析，原则上解决了恒定总流能量方程中的粘性损失项。管道中的满流有压管道的进口是淹没的，出口分自由和淹没两种情况，它们的作用水头是不同的。一.自由出流自由出流vOO1122H上游总水头和下游测管水头之差，用于支付出口速度水头和全部水头损失（包括沿程损失及所有局部损失）。vOO1122H改写作用水头=H0=0==vOO1122H管系流量系数作用水头HvOO1122淹没出流zh=z+h0===h作用水头z二.淹没出流vOO112233zh管系流量系数淹没与自

5、由出流相比，作用水头不同，管系流量系数相同，局部损失中不包含2-2断面出口损失。18注：比较水头自由出流H淹没出流Z由上述分析可知：1、自由出流和淹没出流两者的计算公式形式完全一样，只是作用水头的含义不同。2、自由出流和淹没出流的流量系数的表达式形式有区别，但是同一管道流量系数值相等。3、上游水池的行近流速水头计算中根据大小而定，但是在淹没出流计算公式只适用于下游水池的流速忽略不计的情形。在管道布置、管径、管长和管材一定的管路中，能否通过增大流量系数来增加通过管道的流量?图示A、B、C为三条高程不同的坝身泄水管，其管径d、长度L，沿程阻力系数均相同

6、，试问它们的泄流量是否相同？为什么？2、短管水力计算的问题（1）已知流量，管径和局部阻力的组成，计算作用水头；（2）已知水头、管径和局部阻力的组成，计算流量；（3）已知流量、管径和局部阻力的组成，计算水头；22例5-1：用虹吸管自钻井输水至集水池，如图。虹吸管长钻井至集水池间的恒定水位高差又已知沿程阻力系数，管路进口、120度弯头、90度弯头及出口处的局部阻力系数分别为试求：（1）流经虹吸管的流量；（2）如虹吸管顶部B点安装高度，校核其真空度（真空度的允许值水柱）。例题：已知管道直径d=200mm,管道总长l=20m,由进口至断面2-2的长度l1=

7、12m,虹吸管内允许真空值h=6.5m,上下游水位差z=4m,沿程阻力系数为0.025，局部阻力系数底阀、弯头、出口分别为3、0.3、1.0，试求：通过虹吸管的流量和虹吸管安装高度hs.120.00116.002211Zhs二、水泵水力计算水泵装置的水力计算:主要是确定水泵的安装高度及水泵的总扬程。确定安装高度需要吸水管（由水源至水泵入口的一段管道）的水力计算，决定水泵总沿程还必须对压力管（水泵出口到水塔的一段管路）进行水力计算。zz2112233l2l1l4l5l3三、坝内泄水管的水力计算某水库坝内泄水管，长度L=150m,直径d=2m,沿程阻力

8、系数为0.03，上游水位为25.6m,泄水管出口中心高程为19.6m，试确定下游水位分别为16m和23m时的泄流量Q.四、