第二講：短管的自由出流和淹沒出流

水力分析與計(jì)算主講人：瞿泓短管的自由出流和淹沒出流一、自由出流的基本公式H0圖1簡單管路自由出流的水力計(jì)算自由出流——管道出口水流流入大氣，水流四周都受大氣壓強(qiáng)的作用。一、自由出流的基本公式

整理得：該式說明：管道的總水頭將全部消耗于管道的水頭損失和保持出口的動(dòng)能。以通過管道出口斷面中心點(diǎn)的水平面作為基準(zhǔn)面，對(duì)斷面1-1和斷面2-2列能量方程，如下：v0——上游水池中的流速，稱為行進(jìn)流速；v——管道中水流流速；H——管道出口斷面中心與上游水池水面的高差，稱為管道的水頭；H0——包括行進(jìn)流速在內(nèi)的總水頭。一、自由出流的基本公式將上面公式代入Q=Av得管道中流量為：????——短管自由出流的流量系數(shù)；A——管道的過水?dāng)嗝婷娣e。令：則短管自由出流的流量公式：

二、淹沒出流的基本公式圖2簡單管路淹沒出流的水力計(jì)算

淹沒出流——管道出口淹沒在水下游水面以下。二、淹沒出流的基本公式以下游水池的水面為基準(zhǔn)面，取上游水池?cái)嗝?-1和下游水池?cái)嗝?-2，并以水面點(diǎn)為代表點(diǎn)，列能量方程，如下：

該式說明：短管在淹沒出流時(shí)，它的上下游水位差全部消耗于沿程水頭損失和局部水頭損失。二、淹沒出流的基本公式將上面公式代入Q=Av得管道中流量為：??_??——短管淹沒出流的流量系數(shù)；A——管道的過水?dāng)嗝婷娣e。令：則短管淹沒出流的流量公式：

二、淹沒出流的基本公式短管自由出流和淹沒出流的主要區(qū)別自由出流時(shí)有效水頭是出口中心以上的水頭H；淹沒出流時(shí)有效水頭是上下游水位差z。注意：同一管路兩種出流情況下流量系數(shù)????的計(jì)算公式形式上雖然不同，但數(shù)值是相同的。例題圖3水庫泄洪隧洞流量計(jì)算

如圖所示為某水庫的泄洪隧洞，已知洞長l=300m，洞徑d=2m，隧洞的沿程阻力系數(shù)λ=0.03，轉(zhuǎn)角a=30°，水庫水位為42.50m，隧洞出口中心高程25.00m。試確定下游水位分別為22.00m，30.00m時(shí)隧洞的泄洪流量。下游水位為22.00m時(shí)，低于管的出口，則為自由出流。由于水庫中行進(jìn)流速很小，故計(jì)算流量公式為：下游水位為30.00m時(shí)，高于隧洞出口高程（25.00m），則為淹沒出流。由于水庫中行進(jìn)流速很小，故計(jì)算流量公式為：分析例題下游水位為22.00m時(shí)，自由出流。查局部阻力系數(shù)表，進(jìn)口局部阻力系數(shù)為ζ進(jìn)口=0.5，彎管局部阻力系數(shù)為ζ彎=0.2，則自由出流的流量系數(shù)為：則隧洞的流量為：解：例題下游水位為30.00m時(shí)，淹沒出流。查局部阻力系數(shù)表，進(jìn)口局部阻力系數(shù)為ζ進(jìn)口=0.5，彎管局部阻力系數(shù)為ζ彎=0.2，出口局部阻力系數(shù)為ζ出=1.0，則淹沒出流的流量系數(shù)為：解：則隧洞的流量為：短管自由出流與淹沒出流的流量系數(shù)相等。小結(jié)

短管淹沒出流的流量公式：

短管自由出流與淹沒出流的流量系數(shù)????相等。思考【多選題】根據(jù)管道的出口情況，管流可分為（）。A.自由出流