第五章 孔口管嘴出流及管路計(jì)算

1、第六章第六章 孔口管嘴出流及管路計(jì)算孔口管嘴出流及管路計(jì)算主主要要內(nèi)內(nèi)容容第一節(jié)第一節(jié) 孔口出流孔口出流第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)算管路水力計(jì)算第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流 孔口的分類d21s薄壁孔口ds4d3 s厚壁孔口dsdL管嘴L=(34)d 截面上各點(diǎn)靜水頭差異大，不能忽略（截面上各點(diǎn)靜水頭差異大，不能忽略（dH/10）截面上各點(diǎn)靜水頭差異小，可以忽略截面上各點(diǎn)靜水頭差異小，可以忽略（dH/10）液體通過(guò)孔口流入大氣液體通過(guò)孔口流入大氣液體通過(guò)孔口流入液體空間液體通過(guò)孔口流入液體空間第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流一、小孔口自由出流一、小孔口自由出流

2、wcccahgvgpgvgpH20222111第一節(jié)第一節(jié) 孔口出流孔口出流 列能量方程gvhcw220gvgvHcc2)(220211令gvHH221100021gHvcc0022gHAgHAAvqccv第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流取為流速系數(shù)00111c02 gHvc 流量計(jì)算gvgvgvgpHgvgpHcc222221202222221111二、小孔口淹沒(méi)出流二、小孔口淹沒(méi)出流01021gHvc令gvgvHHH222222112100022gHAgHAAvqccv 流量計(jì)算第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流三、小孔口的收縮系數(shù)及流量系數(shù)三、小孔口的收縮系數(shù)及流量系數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 液

3、體的出流液體的出流 全部收縮孔口 不完全收縮孔口 非全部收縮孔口四、大孔口的流量系數(shù)四、大孔口的流量系數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 液體的出流液體的出流如果壁厚如果壁厚 或或側(cè)壁孔口處接一段長(zhǎng)側(cè)壁孔口處接一段長(zhǎng)的圓管時(shí)，此時(shí)流動(dòng)情況的圓管時(shí)，此時(shí)流動(dòng)情況為管嘴出流。為管嘴出流。4d3一、圓柱形外管嘴出流一、圓柱形外管嘴出流特點(diǎn)：水流入嘴嘴時(shí)如同孔口出流一樣，管流股也發(fā)生收縮，特點(diǎn)：水流入嘴嘴時(shí)如同孔口出流一樣，管流股也發(fā)生收縮，存在著收縮斷面存在著收縮斷面CC，爾后流股逐漸擴(kuò)張，至出口斷面上完全，爾后流股逐漸擴(kuò)張，至出口斷面上完全充滿管嘴斷面流出。充滿管嘴斷面流出。第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流1、管嘴出流

4、流量、管嘴出流流量以管嘴中心線為基準(zhǔn)線，列以管嘴中心線為基準(zhǔn)線，列1-1及及b-b斷面伯努利方程：斷面伯努利方程：gVgVgVH22222211第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流令gvHH22110管嘴出口速度為管嘴出口速度為00221gHgHVn002gHA2gHAVAQnnu管嘴流量由于出口斷面由于出口斷面b-b流股完全充滿（不同于孔口）流股完全充滿（不同于孔口）,u1nn則,10.5取銳緣進(jìn)口表達(dá)式完全相同，但02gHAQ0.62nu與孔口出流孔口出流1.320.620.82孔口管嘴第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流2、管嘴內(nèi)的真空作用、管嘴內(nèi)的真空作用在在C-CC-C斷面前后流股與管壁分離，中

5、間形成渦旋區(qū)，產(chǎn)生斷面前后流股與管壁分離，中間形成渦旋區(qū)，產(chǎn)生負(fù)壓，出現(xiàn)了管嘴真空現(xiàn)象。相當(dāng)于使負(fù)壓，出現(xiàn)了管嘴真空現(xiàn)象。相當(dāng)于使H H0 0增大，促使出流增大，促使出流流量增大。流量增大。第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流列列c-c及及b-b斷面伯努利方程：斷面伯努利方程：gVgVgpgVgpaccc22221221vAAvcccgvgvgvgpgpac22221222第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流gvgvgvgpgpac2222122202gHv0222Hgv02211Hgpgpac82. 064. 00 . 1，取075. 0Hgpgpac075. 0Hgppgpcavm3 . 975. 0

6、70H管路水力計(jì)算概述管路水力計(jì)算概述 管徑和管壁粗糙度相同的一根管子或這樣的數(shù)管徑和管壁粗糙度相同的一根管子或這樣的數(shù)根管子串聯(lián)在一起的管道系統(tǒng)叫根管子串聯(lián)在一起的管道系統(tǒng)叫簡(jiǎn)單管道。簡(jiǎn)單管道。1.管路計(jì)算有管路計(jì)算有三類計(jì)算問(wèn)題：三類計(jì)算問(wèn)題：第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)算管路水力計(jì)算 1）已知管路布置及流量）已知管路布置及流量Q，確定管徑，確定管徑d和進(jìn)行水頭損失計(jì)算。和進(jìn)行水頭損失計(jì)算。 2）已知流量）已知流量Q和作用壓頭和作用壓頭H，確定管徑，確定管徑d。 3）已知直徑）已知直徑d和作用壓頭和作用壓頭H，確定流量，確定流量Q。第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)算管路水力計(jì)算第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)

7、算管路水力計(jì)算管路計(jì)算中常用術(shù)語(yǔ)管路計(jì)算中常用術(shù)語(yǔ) 1 1）長(zhǎng)管和短管（速度水頭與局部水頭損失小于）長(zhǎng)管和短管（速度水頭與局部水頭損失小于沿程損失的沿程損失的5%5%按短管計(jì)算）按短管計(jì)算） 2 2）標(biāo)準(zhǔn)管徑）標(biāo)準(zhǔn)管徑 3 3）經(jīng)濟(jì)流速）經(jīng)濟(jì)流速第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)算管路水力計(jì)算水力計(jì)算水力計(jì)算列列1-1及及2-2斷面伯努利方程：斷面伯努利方程：wahgvgpgvgp202H2221awhgvH222對(duì)于短管：對(duì)于短管：gvdlhhhjfw222428Qgddlhw2SQhw對(duì)于氣體管路：對(duì)于氣體管路：2gSQhw第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)算管路水力計(jì)算對(duì)于長(zhǎng)管：對(duì)于長(zhǎng)管：fwhhH2528

8、lQdghhfw令：令：管道比阻528dgA第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)算管路水力計(jì)算由不同直徑或粗糙度的由不同直徑或粗糙度的簡(jiǎn)單管道連接在一起的簡(jiǎn)單管道連接在一起的管道叫做管道叫做串聯(lián)管道串聯(lián)管道1. 1.流量關(guān)系：流量關(guān)系：通過(guò)串聯(lián)管道通過(guò)串聯(lián)管道各管段的各管段的流量是相同流量是相同的。的。Q0CBAQQQQ2.2.阻力損失關(guān)系：阻力損失關(guān)系：串聯(lián)管路系統(tǒng)的總水頭損失（壓頭）損失串聯(lián)管路系統(tǒng)的總水頭損失（壓頭）損失等于各管段水頭損失之和。等于各管段水頭損失之和。wCwBwwhhhhA222CCBBAAwQSQSQSh第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)算管路水力計(jì)算由不同直徑或粗糙度的由不同直徑或粗糙度的

9、簡(jiǎn)單管道連接在一起的簡(jiǎn)單管道連接在一起的管道叫做管道叫做串聯(lián)管道串聯(lián)管道1. 1.流量關(guān)系：流量關(guān)系：321QQQQ2.2.阻力損失關(guān)系：阻力損失關(guān)系：并聯(lián)管路系統(tǒng)的總水頭損失（壓頭）損失并聯(lián)管路系統(tǒng)的總水頭損失（壓頭）損失等于各管段水頭損失。等于各管段水頭損失。w3w21wwhhhh2233221211iiQSQSQSQS第三節(jié)第三節(jié) 管路水力計(jì)算管路水力計(jì)算332211shshshshwwww3211111ssss131313321221;ssQQssQQssQQ3213211:1:1:sssQQQ流量分配規(guī)律流量分配規(guī)律第四節(jié) 流體通過(guò)縫隙液流動(dòng)一、平行平板縫隙一、平行平板縫隙v圖示為在

10、兩塊平行平板所形成的縫隙間充滿了液體，縫隙高度為h，縫隙寬度和長(zhǎng)度為b和l，且一般恒有bh和lh。整理ppt221.1.平行平板縫隙（壓差和剪切共同作用）平行平板縫隙（壓差和剪切共同作用）p平行六面體在平行六面體在x方向的受力平衡方程式為方向的受力平衡方程式為xdyppxdypd)d(d)(d整理后得整理后得, 而而xpydddd dydu xpyudd1dd22因此有因此有212dd21CyCyxpu 積分后得積分后得在縫隙流中壓力沿運(yùn)動(dòng)方向的變化率是一常數(shù)，有在縫隙流中壓力沿運(yùn)動(dòng)方向的變化率是一常數(shù)，有 -ppdppdxll21 yhupyhlyu02p速度表達(dá)式速度表達(dá)式由邊界條件，由邊

11、界條件，,; 0, 00uuhyuy和xphhuCdd20102C整理ppt232.2.兩板之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)（壓差流）兩板之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)（壓差流）p壓差作用下流量壓差作用下流量plbhq123注意：注意：當(dāng)動(dòng)平板相對(duì)于固定平板運(yùn)動(dòng)的方向和壓差方向相當(dāng)動(dòng)平板相對(duì)于固定平板運(yùn)動(dòng)的方向和壓差方向相同時(shí)取同時(shí)取“+”+”號(hào)號(hào) ，反之取，反之取“”號(hào)。號(hào)。p流量表達(dá)式流量表達(dá)式03000212)ybd21(dubhplbhyhupyhlbyubqh3.3.兩板之間無(wú)壓差（剪切流動(dòng)）兩板之間無(wú)壓差（剪切流動(dòng)）0 2ubhq 整理ppt24二、環(huán)形縫隙1.流經(jīng)同心環(huán)形縫隙的流量整理ppt25F流量計(jì)算流量計(jì)算p同心環(huán)縫隙流量同心環(huán)縫隙流量030212udhpldhq用用 代替代替b