水力學第8章課件.ppt

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1、8孔口、管嘴出流和有壓管流工程中：給水處理、建筑物的輸水配水、通航船閘閘室的充水和泄水、水利工程中的泄水閘的泄水都屬于孔口出流問題。如果孔壁較厚或在孔口上外接一當長度的短管，這時的出流即為管嘴出流。有壓管流是管道被液體充滿，無自由表面，斷面上各點的壓強一般大于大氣壓強（個別情況也小于大氣壓強）。按水流隨時間變化的狀況分：為恒定管流和非恒定管流。有壓管中的恒定流簡單管道復雜管道長管短管自由出流淹沒出流簡單管道串聯(lián)管道并聯(lián)管道水頭損失以沿程水頭損失為主，局部水頭損失和流速水頭在總損失中所占比重很小，計算時可以忽略的管道。局部損失

2、及流速水頭在總損失中占有相當?shù)谋戎兀嬎銜r不能忽略的管道。管流：即有壓流。明渠水流：無壓流。一、根據(jù)d/H的比值大小分：大孔口、小孔口大孔口（bigorifice）：當d/H>0.1時，水頭、壓強、速度沿孔口高度變化。小孔口（smallorifice）：當d/H<0.1時，各點流速相等，且各點水頭亦相等。二、根據(jù)出流條件分：自由出流、淹沒出流自由出流（freedischarge）：自由出流流出的水流直接進入空氣中，此時收縮斷面的壓強可認為是大氣壓強，即pc=pa，則該出流稱為自由出流。paHd淹沒出流（submergeddi

3、scharge）：流出的水流不是進入空氣，而是流入下游水體中，致使出口淹沒在下游水面之下，這種情況稱為淹沒出流。三、根據(jù)孔口水頭變化情況分：恒定出流、非恒定出流恒定出流（steadydischarge）：孔口的水頭不變，此時的出流稱為恒定出流。非恒定出流（unsteadydischarge）：孔口的水頭不斷變化，此時的出流稱為非恒定出流。管嘴出流：在孔口上連接長為3~4倍孔徑的短管，水經(jīng)過短管并在出口斷面滿管流出的水力現(xiàn)象。按管嘴的形狀和裝置情況分圓柱形外管嘴：先收縮后擴大到整滿管(圖a)。流線形外管嘴：無收縮擴大，阻力系數(shù)

4、最小(圖b)。圓錐形擴張管嘴：較大過流能力，較低出口流速。引射器，水輪機尾水管，人工降雨設(shè)備(圖d)。圓錐形收縮管嘴：較大出口流速。水力挖土機噴嘴，消防用噴嘴(圖c)。8.1孔口出流8.1.1薄壁小孔口恒定出流當孔口具有銳緣，出流的水股與孔口只有周線上的接觸，且孔口直徑d＜0.1H，稱為薄壁小孔口。當孔口泄流后，容器內(nèi)的液體得到不斷的補充，保持水頭H不變，稱為恒定出流。一、小孔口自由出流——流經(jīng)孔口的局部阻力系數(shù)。令，稱為流速系數(shù)。稱為收縮系數(shù)。二、孔口淹沒出流令Ho=則Ho=hw三、影響流量系數(shù)的因素對于全部完善收縮，其系

5、數(shù)見下表：表8.1薄壁小孔口各項系數(shù)表收縮系數(shù)阻力系數(shù)流速系數(shù)流量系0.63~0.640.05~0.060.97~0.980.60~0.628.1.2孔口變水頭出流設(shè)時刻t時孔口的水頭為h，在微小的時段內(nèi)流經(jīng)孔口的體積為dV=Qdt=在相同的時段內(nèi)，容器內(nèi)液面降落dh，由此減少的體積為若H2=0，即容器放空，所用的時間為8.2管嘴出流8.2.1圓柱形外管嘴恒定出流管嘴出流的特點是在距管道入口約為Lc=0.8d處有一收縮斷面c-c，經(jīng)c-c后逐漸擴張并充滿全管泄出。分析時可只考慮管道進口的局部損失。以O(shè)′-O′為基準面，列0-

6、0和1-1的能量方程式中——管嘴阻力系數(shù)，相當于管道銳緣進口的情況，=0.5；——管嘴的流速系數(shù)，≈0.82；——管嘴出口處的流速；——管嘴的流量系數(shù)，因出口無收縮，=1，為0.62，而，=1.32，即8.2.2管嘴內(nèi)的真空度c-c和1-1斷面列能量方程由c-c擴大到滿管的水頭損失系數(shù)8.2.3管嘴的使用條件8.3短、長管的水力計算所謂“短管”，是指局部水頭損失與流速水頭之和所占的比重較大，即＞5%hf，計算中不能忽略。如果＜5%hf，，即局部水頭損失與流速水頭之和占的比重較小，在計算中可以忽略，這種管稱為長管。8.3.1短

7、管的水力計算一、自由出流稱為管道的流量系數(shù)。二、淹沒出流：H——上下游的水位差。水力計算問題1、已知H、l、d、n、ζ，求Q。2、已知Q、l、d、n、ζ，求H。3、已知Q、H、l、n、ζ，求d。8.3.2虹吸管的水力計算以0-0為基準面，寫出1-1和2-2斷面的能量方程為管中c點的真空高度。應小于或等于管中的最大允許真空高度。[例題8.1]如圖8.9所示的虹吸管，上、下游水位差，,管徑，進口的阻力系數(shù)=1.0，轉(zhuǎn)彎的阻力系數(shù)=0.2，沿程阻力系數(shù)，管頂c總的允許真空度=7m。求通過的流量Q和量大允許安裝高度。8.3.3水泵吸

8、水管的計算一、安裝高度Hs以水池水面為基準面，寫出1-1和2-2斷面的能量方程:為水泵進口的真空度=6~7m。二、管徑的確定[例題8.2]如上圖所示的抽水裝置，實際抽水量吸水管長，直徑，彎頭一個，，進口有濾水網(wǎng)并附有底閥，，沿程阻力系數(shù)，水泵進口處=6m。求水泵的安裝高度。解：，安裝高度為