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第六章第六章 孔口管嘴出流及管路计算孔口管嘴出流及管路计算主主要要内内容容第一节第一节 孔口出流孔口出流第二节第二节 管嘴出流管嘴出流第三节第三节 管路水力计算管路水力计算第一节第一节 液体的出流液体的出流 孔口的分类d21s薄壁孔口ds4d3 s厚壁孔口dsdL管嘴L=(34)d 截面上各点静水头差异大，不能忽略（截面上各点静水头差异大，不能忽略（dH/10）截面上各点静水头差异小，可以忽略截面上各点静水头差异小，可以忽略（dH/10）液体通过孔口流入大气液体通过孔口流入大气液体通过孔口流入液体空间液体通过孔口流入液体空间第一节第一节 液体的出流液体的出流一、小孔口自由出流一、小孔口自由出流wcccahgvgpgvgpH20222111第一节第一节 孔口出流孔口出流 列能量方程gvhcw220gvgvHcc2)(220211令gvHH221100021gHvcc0022gHAgHAAvqccv第一节第一节 液体的出流液体的出流取为流速系数00111c02 gHvc 流量计算gvgvgvgpHgvgpHcc222221202222221111二、小孔口淹没出流二、小孔口淹没出流01021gHvc令gvgvHHH222222112100022gHAgHAAvqccv 流量计算第一节第一节 液体的出流液体的出流三、小孔口的收缩系数及流量系数三、小孔口的收缩系数及流量系数第一节第一节 液体的出流液体的出流 全部收缩孔口 不完全收缩孔口 非全部收缩孔口四、大孔口的流量系数四、大孔口的流量系数第一节第一节 液体的出流液体的出流如果壁厚如果壁厚 或或侧壁孔口处接一段长侧壁孔口处接一段长的圆管时，此时流动情况的圆管时，此时流动情况为管嘴出流。为管嘴出流。4d3一、圆柱形外管嘴出流一、圆柱形外管嘴出流特点：水流入嘴嘴时如同孔口出流一样，管流股也发生收缩，特点：水流入嘴嘴时如同孔口出流一样，管流股也发生收缩，存在着收缩断面存在着收缩断面CC，尔后流股逐渐扩张，至出口断面上完全，尔后流股逐渐扩张，至出口断面上完全充满管嘴断面流出。充满管嘴断面流出。第二节第二节 管嘴出流管嘴出流1、管嘴出流流、管嘴出流流量量以管嘴中心线为基准线，列以管嘴中心线为基准线，列1-1及及b-b断面伯努利方程：断面伯努利方程：gVgVgVH22222211第二节第二节 管嘴出流管嘴出流令gvHH22110管嘴出口速度为管嘴出口速度为00221gHgHVn002gHA2gHAVAQnnu管嘴流量由于出口断面由于出口断面b-b流股完全充满（不同于孔口）流股完全充满（不同于孔口）,u1nn则,10.5取锐缘进口表达式完全相同，但02gHAQ0.62nu与孔口出流孔口出流1.320.620.82孔口管嘴第二节第二节 管嘴出流管嘴出流2、管嘴内的真空作用、管嘴内的真空作用在在C-CC-C断面前后流股与管壁分离，中间形成涡旋区，产生断面前后流股与管壁分离，中间形成涡旋区，产生负压，出现了管嘴真空现象。相当于使负压，出现了管嘴真空现象。相当于使H H0 0增大，促使出流增大，促使出流流量增大。流量增大。第二节第二节 管嘴出流管嘴出流列列c-c及及b-b断面伯努利方程：断面伯努利方程：gVgVgpgVgpaccc22221221ccAvvvAcgvgvgvgpgpac22221222第二节第二节 管嘴出流管嘴出流gvgvgvgpgpac2222122202gHv0222Hgv02211Hgpgpac82.064.00.1，取075.0Hgpgpac075.0Hgppgpcavm3.975.070H管路水力计算概述管路水力计算概述 管径和管壁粗糙度相同的一根管子或这样的数管径和管壁粗糙度相同的一根管子或这样的数根管子串联在一起的管道系统叫根管子串联在一起的管道系统叫简单管道。简单管道。1.管路计算有管路计算有三类计算问题：三类计算问题：第三节第三节 管路水力计算管路水力计算 1）已知管路布置及流量）已知管路布置及流量Q，确定管径，确定管径d和进行水头损失计算。和进行水头损失计算。2）已知流量）已知流量Q和作用压头和作用压头H，确定管径，确定管径d。3）已知直径）已知直径d和作用压头和作用压头H，确定流量，确定流量Q。第三节第三节 管路水力计算管路水力计算第三节第三节 管路水力计算管路水力计算管路计算中常用术语管路计算中常用术语 1 1）长管和短管（速度水头与局部水头损失小于）长管和短管（速度水头与局部水头损失小于沿程损失的沿程损失的5%5%按短管计算）按短管计算）2 2）标准管径）标准管径 3 3）经济流速）经济流速第三节第三节 管路水力计算管路水力计算水力计算水力计算列列1-1及及2-2断面伯努利方程：断面伯努利方程：wahgvgpgvgp202H2221awhgvH222对于短管：对于短管：gvdlhhhjfw222428Qgddlhw2SQhw对于气体管路：对于气体管路：2gSQhw第三节第三节 管路水力计算管路水力计算对于长管：对于长管：fwhhH2528lQdghhfw令：令：管道比阻528dgA第三节第三节 管路水力计算管路水力计算由不同直径或粗糙度的由不同直径或粗糙度的简单管道连接在一起的简单管道连接在一起的管道叫做管道叫做串联管道串联管道1.1.流量关系：流量关系：通过串联管道通过串联管道各管段的各管段的流量是相同流量是相同的。的。Q0CBAQQQQ2.2.阻力损失关系：阻力损失关系：串联管路系统的总水头损失（压头）损失串联管路系统的总水头损失（压头）损失等于各管段水头损失之和。等于各管段水头损失之和。wCwBwwhhhhA222CCBBAAwQSQSQSh第三节第三节 管路水力计算管路水力计算由不同直径或粗糙度的由不同直径或粗糙度的简单管道连接在一起的简单管道连接在一起的管道叫做管道叫做串联管道串联管道1.1.流量关系：流量关系：321QQQQ2.2.阻力损失关系：阻力损失关系：并联管路系统的总水头损失（压头）损失并联管路系统的总水头损失（压头）损失等于各管段水头损失。等于各管段水头损失。w3w21wwhhhh2233221211iiQSQSQSQS第三节第三节 管路水力计算管路水力计算332211shshshshwwww3211111ssss131313321221;ssQQssQQssQQ3213211:1:1:sssQQQ流量分配规律流量分配规律第四节 流体通过缝隙液流动一、平行平板缝隙一、平行平板缝隙v图示为在两块平行平板所形成的缝隙间充满了液体，缝隙高度为h，缝隙宽度和长度为b和l，且一般恒有bh和lh。1.1.平行平板缝隙（压差和剪切共同作用）平行平板缝隙（压差和剪切共同作用）p平行六面体在平行六面体在x方向的受力平衡方程式为方向的受力平衡方程式为xdyppxdypd)d(d)(d整理后得整理后得,而而xpydddd dydu xpyudd1dd22因此有因此有212dd21CyCyxpu 积分后得积分后得在缝隙流中压力沿运动方向的变化率是一常数，有在缝隙流中压力沿运动方向的变化率是一常数，有-ppdppdxll21 yhupyhlyu02p速度表达式速度表达式由边界条件，由边界条件，,;0,00uuhyuy和xphhuCdd20102C2.2.两板之间无相对运动（压差流）两板之间无相对运动（压差流）p压差作用下流量压差作用下流量plbhq123注意：注意：当动平板相对于固定平板运动的方向和压差方向相当动平板相对于固定平板运动的方向和压差方向相同时取同时取“+”+”号号 ，反之取，反之取“”号。号。p流量表达式流量表达式03000212)ybd21(dubhplbhyhupyhlbyubqh3.3.两板之间无压差（剪切流动）两板之间无压差（剪切流动）0 2ubhq 二、环形缝隙1.流经同心环形缝隙的流量F流量计算流量计算p同心环缝隙流量同心环缝隙流量030212udhpldhq用用 代替代替bd p偏心环缝隙流量偏心环缝隙流量用用 代替代替bddrb 03212duhrdpuldrhq)cos1(cos0hehh /e偏心率偏心率00230215.1112udhpuldhq00230215.1112udhpuldhq /e偏心率偏心率
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