孔口管嘴出流及管路计算

第 六 章 孔 口 管 嘴 出 流 及 管 路 计 算主要内容 第 一 节 孔 口 出 流第 二 节 管 嘴 出 流第 三 节 管 路 水 力 计 算 第 一 节 液 体 的 出 流 孔 口 的 分 类d21s 薄 壁 孔 口d s 4d3s 厚 壁 孔 口d s d L管 嘴 L=(3 4)d 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 （ dH/10）液 体 通 过 孔 口 流 入 大 气液 体 通 过 孔 口 流 入 液 体 空 间第 一 节 液 体 的 出 流 一 、 小 孔 口 自 由 出 流 wccca hgvgpgvgpH 202 22111 第 一 节 孔 口 出 流 列 能 量 方 程gvh c w 220 gvgvH cc 2)(2 20211 令 gvHH 2 2110 00 21 gHv cc 00 22 gHAgHAAvq ccv 第 一 节 液 体 的 出 流取 为 流 速 系 数00 111 c 02 gHv c 流 量 计 算 gvgvgvgpHgvgpH cc 2222 21202222221111 二 、 小 孔 口 淹 没 出 流 010 21 gHv c 令 gvgvHHH 22 222211210 00 22 gHAgHAAvq ccv 流 量 计 算 第 一 节 液 体 的 出 流 三 、 小 孔 口 的 收 缩 系 数 及 流 量 系 数第 一 节 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 数第 一 节 液 体 的 出 流 如 果 壁 厚 或侧 壁 孔 口 处 接 一 段 长 的 圆 管 时 ， 此 时 流 动 情 况为 管 嘴 出 流 。 4d3 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 ，存 在 着 收 缩 断 面 CC， 尔 后 流 股 逐 渐 扩 张 ， 至 出 口 断 面 上 完 全充 满 管 嘴 断 面 流 出 。第 二 节 管 嘴 出 流 1、 管 嘴 出 流 流量以 管 嘴 中 心 线 为 基 准 线 ， 列 1-1及 b-b断 面 伯 努 利 方 程 ：gVgVgVH 222 22211 第 二 节 管 嘴 出 流令 gvHH 2 2110 管 嘴 出 口 速 度 为 00 221 gHgHV n 00 2gHA2gHAVAQ nn u 管 嘴 流 量 由 于 出 口 断 面 b-b流 股 完 全 充 满 （ 不 同 于 孔 口 ）,u 1 nn则 ,1 0.5 取 锐 缘 进 口 表 达 式 完 全 相 同 ， 但02gHAQ 0.62 nu与 孔 口 出 流孔 口 出 流 1.320.620.82 孔 口管 嘴 第 二 节 管 嘴 出 流 2、 管 嘴 内 的 真 空 作 用在 C-C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 H0增 大 ， 促 使 出 流流 量 增 大 。 第 二 节 管 嘴 出 流列 c-c及 b-b断 面 伯 努 利 方 程 ：gVgVgpgVgp accc 222 2 122 1c cAv v vA c gvgvgvgpgp ac 222 21222 第 二 节 管 嘴 出 流gvgvgvgpgp ac 222 21222 02gHv 0222 Hgv 02211 Hgpgp ac 82.064.00.1 ，取 075.0 Hgpgp ac 075.0 Hgppgp cav m3.975.07 0 H 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 数根 管 子 串 联 在 一 起 的 管 道 系 统 叫 简 单 管 道 。1.管 路 计 算 有 三 类 计 算 问 题 ：第 三 节 管 路 水 力 计 算 1） 已 知 管 路 布 置 及 流 量 Q， 确 定 管 径 d和 进 行 水 头 损 失 计 算 。 2） 已 知 流 量 Q和 作 用 压 头 H， 确 定 管 径 d。 3） 已 知 直 径 d和 作 用 压 头 H， 确 定 流 量 Q。第 三 节 管 路 水 力 计 算 第 三 节 管 路 水 力 计 算管 路 计 算 中 常 用 术 语 1） 长 管 和 短 管 （ 速 度 水 头 与 局 部 水 头 损 失 小 于沿 程 损 失 的 5%按 短 管 计 算 ） 2） 标 准 管 径 3） 经 济 流 速 第 三 节 管 路 水 力 计 算水 力 计 算列 1-1及 2-2断 面 伯 努 利 方 程 ：wa hgvgpgvgp 202H 2221a whgvH 222对 于 短 管 ： gvdlhhh jfw 22 2428 Qgddlhw 2SQhw 对 于 气 体 管 路 ： 2gSQhw 第 三 节 管 路 水 力 计 算对 于 长 管 ： fw hhH 2528 lQdghh fw 令 ： 管 道 比 阻 528 dgA 第 三 节 管 路 水 力 计 算由 不 同 直 径 或 粗 糙 度 的简 单 管 道 连 接 在 一 起 的管 道 叫 做 串 联 管 道1.流 量 关 系 ： 通 过 串 联 管 道各 管 段 的 流 量 是 相 同 的 。 Q 0CBA QQQQ2.阻 力 损 失 关 系 ： 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 。 wCwBww hhhh A 222 CCBBAAw QSQSQSh 第 三 节 管 路 水 力 计 算由 不 同 直 径 或 粗 糙 度 的简 单 管 道 连 接 在 一 起 的管 道 叫 做 串 联 管 道1.流 量 关 系 ： 321 QQQQ 2.阻 力 损 失 关 系 ： 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 。 w3w21ww hhhh 2233221211 iiQSQSQSQS 第 三 节 管 路 水 力 计 算332211 shshshsh wwww 321 1111 ssss 131313321221 ; ssQQssQQssQQ 321321 1:1:1: sssQQQ 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 b h和 l h。 1.平 行 平 板 缝 隙 （ 压 差 和 剪 切 共 同 作 用 ）p平 行 六 面 体 在 x方 向 的 受 力 平 衡 方 程 式 为xdyppxdyp d)d(d)(d 整 理 后 得 , 而xpy dddd dydu xpyu dd1dd 22 因 此 有 212dd21 CyCyxpu 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 -p pdp pdx l l2 1 yhupyhlyu 02 p速 度 表 达 式由 边 界 条 件 ， ,;0,0 0uuhyuy 和 xphhuC dd201 02 C 2.两 板 之 间 无 相 对 运 动 （ 压 差 流 ）p压 差 作 用 下 流 量 plbhq 12 3注 意 ： 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 “ +” 号 ， 反 之 取 “ ” 号 。p流 量 表 达 式 03000 212)ybd21(d ubhplbhyhupyhlbyubq h 3.两 板 之 间 无 压 差 （ 剪 切 流 动 ）0 2 ubhq 二 、 环 形 缝 隙1.流 经 同 心 环 形 缝 隙 的 流 量 F流 量 计 算p同 心 环 缝 隙 流 量 030 212 udhpldhq 用 代 替 bdp偏 心 环 缝 隙 流 量用 代 替 bdd rb 03 212d uhrdpuldrhq )cos1(cos0 hehh /e 偏 心 率 00230 215.1112 udhpuldhq 00230 215.1112 udhpuldhq /e 偏 心 率