工程流体力学教学课件作者于玲红第五章孔口、管嘴和有压管流课件.ppt

5.1薄壁孔口恒定出流 薄壁小孔口出流的各项系数 3. 孔口淹没出流 4.小孔口的收缩系数及流量系数 5.2 管嘴出流 1.圆柱形外延管嘴恒定出流 管嘴的流量系数 管嘴阻力系数：因为是直角进口，所以ζn= 0.5 管嘴流速系数： 管嘴流量系数，因出口无收缩，所以 。 2．圆柱形外管嘴的真空 孔口外面加管嘴后，增加了阻力，但是流量反而增加，这是为什么呢？ 3.圆柱形外管嘴的正常工作条件 4.其他形式管嘴 工程上为了增加孔口的泄水能力或为了增加(减少)出口的速度，常采用不同的管嘴形式 。 (1)圆锥形扩散管嘴(θ=5～7°)，用于射流泵，喷射器等。 (2)圆锥形收缩管嘴(θ=13°24′)，用于消防水枪、射流泵、水轮机喷嘴、蒸汽射流泵等。 (3)流线形管嘴 (阻力系数最小)，主要用于减小水头损失，但线性复杂，一般采用圆弧形代替。 孔口、管嘴的水力特性 为了向更多的用户供水，在给水工程中往往将许多管路组合成管网。管网按其布置图形可分为枝状及环状两种. 管网内各管段的管径是根据流量Q及速度v两者来决定，在流量Q一定的条件下，管径随着在计算中所选择的速度v的大小而不同 经济流速ve定义： 采用一定的流速使得供水的总成本（包括铺筑水管的建筑费、抽水机站建筑费、水塔建筑费及抽水经常运营费之总和）最低。这种流速称为经济流速ve。 1.枝状管网 (1)新建给水系统的设计：已知管路沿线地形，各管段长度l及通过的流量Q和端点要求的自由水头Hz，确定管路各段直径d及水塔的高度Ht（或水泵扬程H）。按经济流速在已知流量下选择管径 ，计算各段的水头损失 按串联管路计算干管中从水塔到管网的控制点的总水头损失。 水塔高度（或水泵扬程H） : (1)扩建已有给水系统的设计：已知管路沿线地形，水塔高度Ht，管路长度l，用水点的自由水头Hz及通过的流量，要求确定管径 ①根据枝状管网各干线的已知条件，算出它们各自的平均的水力坡度， 选择平均水力坡度最小的那条干线作为控制干线进行设计； ②按各管段水力坡度相等计算各管段比阻： ③选择各管段的直径。 2.环状管网 管网的管线布置、各管段的长度、管网各节点的流量已知，待求各管段的通过流量Q、各管段的管径d，各管段的水头损失hf 任意环状的管网，存在关系式： 未知数总数： 满足的水力条件： ⑴ 在各节点上： ⑵ 在各环内： 解：根据比阻通用公式分别 计算出各管段的比阻值： 根据 带入数据解得： A d1 l1 Q1 B q1 d2 l2 C q d3 l3 D Q3 H 【例5－4】如图所示：水塔供水管路由三段铸铁管组成，其中第二段为沿程均匀泄流管路，已知铸铁管糙率n=0.012，管长和管径分别为l1 =450，d1=250mm；l2 = 200 m，d2 = 200 mm； l3 = 300 m，d3 = 150 mm。节点Ｂ输出流量 q1 = 0.015 m3/s，途泄流量 q = 0.0001 m3/m·s ，管路末端流量 Q3= 0.02 m3/s ，求水塔高度 Ｈ。 解:⑴计算各管路流量 ⑵求各管路的比阻,查表7-3得: 我们也可以用比阻通用公式计算 计算水塔高度: 5.5管网水力计算基础 环状管网 A B C D E F 枝状管网 A B C D E F G H 流速大，管径小，管路造价低，水头损失大，增加水塔高度及抽水的经常费用； 流速小，管径大，水头损失小，减少抽水的经常费用，管路造价高。 在确定管径时，应作经济比较。 当直径 当直径 指在管网中水塔至该点的水头损失，地形标高和要求自由水头三项之和最大值之点 : 控制点的自由水头 : 控制点的地形标高 :水塔处的地形标高 : 从水塔到管网控制点 的总水头损失 * 第五章 孔口、管嘴和有压管路 1.孔口分类： ⑴按孔口的相对孔径分： 大孔口 H/d＜10 小孔口 H/d≥10 ⑵按流动的形式分： 恒定出流和非恒定出流； ⑶按出流形式分： 自由出流和淹没出流； 液体经容器壁上孔口流出的水力现象称为孔口出流。 孔口形心的淹没深度。 孔口的孔径。 对于淹没出流无所谓大孔口和小孔口 2.薄壁小孔口恒定自由出流 水流与孔壁仅在周线上接触，孔壁厚度对水流没有影响的孔口出流称为薄壁孔口。 令 0 0 d c c H ①流速系数 ②孔口的局部阻力系数ζ0