孔口自由出流孔口淹沒出流管嘴出流簡單回

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1、第五章孔口管嘴管路流動§5.1孔口自由出流§5.2孔口淹沒出流§5.3管嘴出流5.4簡單回路5.5管路的串連與并聯(lián)5.6管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)5.7有壓管中的水擊§5.1孔口自由出流在容器側(cè)壁或底壁上開一孔口，容器中的液體自孔口出流到大氣中，稱為孔口自由出流。如圖，在容器側(cè)壁開一孔口，容器中的液體自孔口出流到大氣，不遠(yuǎn)處有收縮現(xiàn)象產(chǎn)生，過流斷面面積為Ac處面積最小，這個(gè)最小斷面稱為收縮斷面c，。令收縮系數(shù)列斷面1和收縮斷面c的能量方程有式中：—為孔口的總水頭；—收縮斷面的平均流速；—孔口局部損失系數(shù)。所以取，則式中流速系數(shù)。值由實(shí)驗(yàn)測定，大小與孔口形狀、大小、位置等因素有關(guān)。孔口出流流量在容

2、器側(cè)壁或底壁上開一孔口，容器中的液體自孔口出流到液體中，稱為孔口淹沒出流。如圖為孔口淹沒出流，列1、2兩斷面的能量方程有式中斷面1到2的能量損失可看作斷面1至斷面c的能量損失與斷面c至斷面2的能量損失之和。前者與自由出流的能量損失相同，為，后者可看著圓管突擴(kuò)的能量損失，為?！?.2孔口淹沒出流注意到，可整理得其中速度系數(shù)孔口淹沒出流流量實(shí)驗(yàn)表明淹沒出流流量系數(shù)與自由出流流量系數(shù)幾乎沒有差別，可取。3、變水頭孔口出流如圖，柱形容器、沒有流量注入、孔口自由泄流。容器內(nèi)自由表面積為，在dt時(shí)段內(nèi)水頭的增量為dH，則dt時(shí)段內(nèi)孔口的泄水量為，取，應(yīng)用定常流孔口自由出流的流量公式得即對上式積

3、分可得水頭從H1降到H2所需的時(shí)間t當(dāng)時(shí)，上式寫成如圖為五種常見的管嘴形式：a為圓柱形外管嘴，b為圓柱形內(nèi)管嘴，c為圓錐形收斂管嘴，d為圓錐形擴(kuò)張管嘴，e為流線形管嘴。管嘴自由出流的流速和流量公式與孔口自由出流的流速和流量公式的形式類似，管嘴淹沒出流的流速和流量公式與孔口淹沒出流的流速和流量公式的形式也類似，只是系數(shù)不同罷了?！?.3管嘴出流§5.4簡單管路管路系統(tǒng)的水力計(jì)算可分為簡單管路的水力計(jì)算和復(fù)雜管路的水力計(jì)算。等徑無分支管的管路系統(tǒng)稱為簡單管路。1－1和2－2兩斷面間的能量方程式為將出口局部阻力系數(shù)包括到局部阻力系數(shù)項(xiàng)中，則用帶入上式管路阻抗：Sp,SH對已給定的管路是一

4、個(gè)定數(shù)，它綜合反映了管路上的沿程阻力和局部阻力情況，稱為管路阻抗對液體對氣體§5.5管路的串連和并聯(lián)除簡單管路外的管路系統(tǒng)統(tǒng)稱復(fù)雜管路，如串聯(lián)管路、并聯(lián)管路等。簡單管路的水力計(jì)算正是前面所介紹方法的應(yīng)用，無特殊原則。這里以串聯(lián)和并聯(lián)管路為例討論復(fù)雜管路的水力計(jì)算問題，并忽略管路中局部水頭損失和出流速度水頭。1、串聯(lián)管路串聯(lián)管路特點(diǎn)：各管段流量相等，總水頭等于各段沿程損失之和。如圖有2、并聯(lián)管路并聯(lián)管路特點(diǎn)：各分路阻力損失相等，總流量等于各分路流量之和。如圖有需要注意并聯(lián)管路各管段上的水頭損失相等，并不意味著它們的能量損失也相等?！?.6管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)管網(wǎng)由簡單回路、并聯(lián)、串連管路組合

5、而成，基本可分為枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)兩種。一、枝狀管網(wǎng)水力計(jì)算原則：管路布置已定，則管長和局部構(gòu)件的型式和數(shù)量均已確定，在已知用戶所需流量和末端要求壓頭的條件下，求管徑和作用壓頭。這類問題是按流量和限定流速求管徑。確定管徑后，對枝狀管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，然后按照總壓力及總流量選泵和風(fēng)機(jī)已有泵和風(fēng)機(jī)，即已知作用水頭，并知用戶所需流量及末端水頭，在管路布置后已知管長，求管徑。這類問題是先求得單位長度上的允許損失水頭，查手冊確定當(dāng)量長度，求出管徑，最后校合計(jì)算。§5.7有壓管中的水擊水擊（又名水錘）：在有壓管道中的流速發(fā)生急劇變化時(shí)，引起壓強(qiáng)的劇烈波動，并在整個(gè)管長范圍內(nèi)傳播的現(xiàn)象。一、水擊的

6、物理過程1、第一過程（），壓縮波向水池傳播2、第二過程（），膨脹波向閥門傳播3、第三過程（），膨脹波向水池傳播4、第四過程（），壓縮波向閥門傳播其中，c是水擊波速，L是閥門與水池間的管長。在瞬時(shí)，如果閥門仍然關(guān)閉，則水擊波將重復(fù)上述四個(gè)傳播過程。二、直接水擊與間接水擊水擊的相：水擊波自閥門向水池傳播并反射回到閥門所需的時(shí)間，以表示，兩相為一個(gè)周期。即直接水擊：若閥門的關(guān)閉時(shí)間，則水擊波還沒有來得及自水池返回閥門，閥門已關(guān)閉完畢。那么閥門處的水擊增壓，不受水池反射的減壓波的消弱，而達(dá)到可能出現(xiàn)的最大值。間接水擊：若閥門的關(guān)閉時(shí)間，則水擊波已從水池返回閥門，而關(guān)閉仍在進(jìn)行。那么，由于受

7、水池反射的減壓波的消弱作用，閥門處的水擊增壓比直接水擊小。因此，工程上應(yīng)盡可能避免發(fā)生直接水擊。三、最大水擊壓強(qiáng)與水擊波速直接水擊最大壓強(qiáng)：間接水擊最大壓強(qiáng)：式中：v指被改變的流速值；c水擊波速。水擊波速：式中：K—液體體積模量；E—管壁材料的彈性模量；e—管壁厚度；d—管道內(nèi)徑。四、減少水擊影響的措施適當(dāng)延長閥門開啟時(shí)間，使。盡量采用管徑較大的管道，減少管內(nèi)流速?？s短管道長度，使管中水體質(zhì)量減少。在管道適當(dāng)位置上設(shè)置蓄能器，對水擊壓強(qiáng)起緩沖作用。在管道上安裝安全閥，