給水排水管道系統(tǒng)水力計算基礎ppt課件.ppt

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1、第3章給水排水管網(wǎng)水力學基礎水流運動的類型若流場中各空間點上的任何運動要素均不隨時間變化，稱流動為恒定流。否則，為非恒定流。恒定流中，所有物理量的表達式中將不含時間，它們只是空間位置坐標的函數(shù)，時變導數(shù)為零。（一）恒定流、非恒定流運動要素是否沿程變化？均勻流非均勻流（二）均勻流、非均勻流；漸變流、急變流均勻流的流線必為相互平行的直線，而非均勻流的流線要么是曲線，要么是不相平行的直線。舉例。注意：控制流動的規(guī)律能量守恒質(zhì)量守恒4微小流束的能量方程單位總能量單位動能單位壓能單位位能單位勢能實際流體恒定總流的能量方程分析水力學問題最常用也是最重要的方程式四、能量方程的意義單

2、位重量流體所具有的位置勢能（簡稱單位勢能）單位重量流體所具有的壓強勢能（簡稱單位壓能）單位重量流體所具有的總勢能（簡稱單位勢能）單位重量流體所具有的動能（簡稱單位動能）沿程水頭損失計算沿程阻力系數(shù)或謝才系數(shù)的估計方法：滿管流滿管流、非滿管流8達西1.奠定比托管構(gòu)型2.確定管流達西公式3.達西滲流定律4.求謝才系數(shù)9比托管1732年，法國皮托發(fā)明比托管達西發(fā)明了沿流動方向布置的靜壓管10達西公式1839年德國工程師哈根發(fā)表黃銅管（D<6cm,L<1m)的水流結(jié)果1840年生物學家泊肅葉發(fā)表玻璃毛細管的水流實驗結(jié)果1845年德國數(shù)學家魏斯貝奇用量綱分析方法推導圓管沿程阻力公

3、式，但其系數(shù)含糊不清，無法工程上使用1857年達西設計了各種材料，各種規(guī)格的管道D=1.2-50cm,L=100m,材質(zhì)為玻璃，鑄鐵，生鐵，鉛管等等，總結(jié)水流阻力變化規(guī)律11滲流定律達西負責設計和建造第戎市公共泉水工程，系統(tǒng)研究了地下水流動和飲用水沙層過濾規(guī)律。設計了著名的柱狀沙桶滲流試驗裝置12人工明渠流實驗V=C*sqrt(R*J)謝才公式18世紀末水力工程師尋找了80年的C，但均未成功達西用系統(tǒng)化的實驗方法解決450m長，底寬2m的木質(zhì)棱柱明渠渠底可調(diào)坡度76m^2的引水池，其水源由4個閘門從運河入口處12個方形均勻孔導流流量計，深度儀，畢托管，浮子測速儀各種截面

4、形狀，各種壁面材料，歷時7年13達西公式（1858年）滲流定律（1856年）實施明渠流實驗（1855-1857）都是在去世前3年，身體虛弱的狀態(tài)下完成的，令人肅然起敬1891年，曼寧根據(jù)達西助手巴贊的結(jié)果，總結(jié)出曼寧公式143．2．3局部水頭損失計算式中hm——局部水頭損失，m；ξ——局部阻力系數(shù)。給水排水管網(wǎng)中局部水頭損失一般不超過沿程水頭損失的5%，常忽略局部水頭損失的影響，不會造成大的計算誤差。153．2．4水頭損失公式的指數(shù)形式有利于管網(wǎng)理論分析，便于計算機程序設計。1．沿程水頭損失公式的指數(shù)形式為：式中k、n、m——指數(shù)公式參數(shù)；a——比阻，即單位管長的摩阻系

5、數(shù)，162．局部水頭損失公式的指數(shù)形式為：3．沿程水頭損失與局部水頭損失之和式中Sm——局部阻力系數(shù)；式中Sg——管道阻力系數(shù)；17分析水力學問題最常用也是最重要的方程式有無自由表面有壓流無壓流有壓流、無壓流有壓流主要是依靠壓力作用而流動，而無壓流主要是依靠重力作用而流動。舉例。注意：長管如果作用水頭的95%以上用于沿程水頭損失，我們就可以略去局部損失及出口速度水頭，認為全部作用水頭消耗在沿程，這樣的管道流動稱為水力長管。否則為水力短管。長管:作用水頭全部消耗于沿程損失有壓流管道的水力等效簡化管網(wǎng)簡化：利用水力等效簡化原理水力等效簡化原則：簡化后，等效的管網(wǎng)對象與原來的

6、實際對象具有相同的水力特性。有壓流21串聯(lián)管道Q3Q2l1,d1l2,d2l3,d3Q1hf1hf2hf3Hn段串聯(lián)管道，各段損失分別計算然后疊加，認為作用水頭全部用于沿程損失，可得一個方程。有壓流串聯(lián)有壓流23并聯(lián)管道n段并聯(lián)管道的水頭損失是相同的，給出n-1個方程流量之和為總流量，又可得一個方程(i=1,…,n)Q3Q2Q1hf1=hf2=hf3hfABhfCDHABCD有壓流2．并聯(lián)當并聯(lián)管道直徑相同時有壓流25沿程均勻泄流管有壓流3．4．2沿線均勻出流的簡化干管配水情況有壓流27假設沿線出流是均勻的，則管道的任一斷面上的流量沿程水頭損失有壓流28沿程水頭損失將移

7、至兩端點，分別為管道內(nèi)流量為有壓流29根據(jù)水力等效原則有壓流30有壓流31例一條混凝土輸水管長L=50m,其中起點的節(jié)點流量Q=0.200m3/s，管道直徑為0.3m，設該管均勻出流，流量為0.0005m3/s每米，求總水頭損失（曼寧公式粗糙系數(shù)）。32有無自由表面有壓流無壓流有壓流、無壓流有壓流主要是依靠壓力作用而流動，而無壓流主要是依靠重力作用而流動。舉例。注意：明渠水流（無壓流）具有顯露在大氣中并且可以自由變動的自由水面，水面壓強一般為大氣壓，其相對壓強為零，大多是露天開敞式的。本課程只討論明渠恒定均勻流問題。明渠水流根據(jù)其空間點上