《孔口出流》PPT課件

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1、第六章孔口出流主要討論液體孔口出流的基本概念和主要特征，確定出流速度、流量和影響它們的因素。進一步掌握流體運動基本規(guī)律的應用。§補充：孔口出流的分類和基本特征從出流的下游條件分自由出流孔口：流體通過孔口后流入大氣中。淹沒出流孔口：流體通過孔口后流入充滿液體的空間。從射流速度的均勻性小孔口：如果孔口斷面上各點的流速是均勻分布的大孔口：孔口斷面上各點的流速相差較大，不能按均勻分布計算。從孔口邊緣形狀和出流情況薄壁孔口：出流液體具有一定的流速，能形成射流且孔口具有尖銳的邊緣，壁厚不影響射流的形狀，。沒有沿

2、程損失，只有因收縮而引起的局部能量損失厚壁孔口：出流液體具有一定的流速，能形成射流，此時雖然孔口也有尖銳邊緣，射流形成收縮斷面，但由于孔壁較厚，射流收縮后又擴散而附壁，也稱為管嘴。不僅要考慮收縮的局部損失，而且還要考慮沿程損失。收縮斷面：緩變流動收縮系數(shù)Cc＝Ac/A0具有尖銳邊緣孔口的特點是射流的收縮，收縮程度對于孔口出流的性能有顯著的影響?？卓谂c邊壁或者底部相切（I及II），相切處的射流不會產(chǎn)生收縮?？卓陔x側壁或底部太近，則收縮受到一定的影響，稱為不完全收縮。離壁面的距離大于孔徑或孔口邊長的三倍

3、，側壁等不影響射流的收縮，射流的收縮稱為完全收縮。按流動參數(shù)是否隨時間變化定常出流：當出流系統(tǒng)的作用水頭保持不變時，出流的各種參數(shù)保持恒定。非定常出流§6-1薄壁孔口出流（一）薄壁孔口自由出流對圖示的1-1和c-c斷面列伯努利方程其中為孔口出流局部阻力系數(shù)。將連續(xù)性方程代入上式得或如果容器斷面A1較大，即，對于小孔口來說，則得式中稱為流速系數(shù)，。通過孔口的流量為式中A0為孔口面積，Cc＝Ac/A0為流速系數(shù)，Cd＝CcCv為孔口出流的流量系數(shù)。如果容器敞開，容器上部為自由液面，則。小孔自由出流時，射

4、流斷面上的壓強為常數(shù)，應等于表面上的壓強，即為大氣壓強pa，因此則如果則有（二）薄壁孔口出流系數(shù)出流速度和流量與出流系數(shù)、Cc、Cv和Cd有著密切關系1.流速系數(shù)如果孔口流動沒有局部阻力損失，則孔口的阻力系數(shù)，孔口的理想流速應該是于是流速系數(shù)的物理意義就是實際流速vc與理想流速vT的比值，阻力系數(shù)越大，則實際流速越小，其流速系數(shù)也就越小。流速系數(shù)的實驗確定：孔口出流射入大氣后成為平拋運動，將xoy坐標原點取在收縮斷面上，測量射流上任一點M0的坐標x0和y0，如果忽略空氣阻力，則消去時間參數(shù)t可得，因

5、此流速系數(shù)Cv為射流軌跡法阿里特蘇里薄壁小孔口實驗結果Cv＝0.97Cd＝0.60~0.62Cc＝0.62~0.64＝0.062.流量系數(shù)流量系數(shù)的物理意義就是實際流量qV與理想流量qT的比值。通過對qV、H和A0的測定，很容易得出流量系數(shù)Cd的實驗值。3.收縮系數(shù)與阻力系數(shù)（三）薄壁孔口淹沒出流由斷面1-1至c-c的伯努利方程為將連續(xù)性方程代入上式式中，，A0為孔口的面積。液壓技術中A0一般要比A1小得多，因此與比較起來可以忽略。對小孔口來說，收縮斷面處流速是均勻的，，則得流量qV為經(jīng)實驗測定，薄

6、壁小孔淹沒出流的流速系數(shù)、流量系數(shù)、損失系數(shù)和斷面收縮系數(shù)和自由出流具有完全相同的值。注意：在阻尼器和閥口等出流問題中，要確定收縮斷面而測定收縮斷面上的壓強是很困難的，一般只能在出流口下游適當?shù)牡胤綔y得壓強pt。pt總是大于pc，則實測的總是小于，我們把定義為實測的流量系數(shù)，由此可得由于<，所以流量系數(shù)Cq總是大于Cd，只有在自由出流的情況下＝，Cq與Cd是相同的?！?-2厚壁孔口自由出流當孔口厚度增加到一定程度并對出流有顯著影響時，稱為厚壁孔口出流，工程上常做成管嘴形狀。以外伸圓柱形管嘴為例，分析

7、厚壁孔口在定常條件下出流速度和流量等參數(shù)的確定方法。以自由液面1-1和管嘴出流斷面2-2列伯努利方程如果容器截面積相對于孔口斷面很大，，并取，則上式為或式中。令流速系數(shù)，則厚壁孔口出流流量為或式中流量系數(shù)，A0為孔口斷面積。注意：厚壁孔口的出流公式與薄壁孔口出流公式在形式上完全一致，只是它的流速系數(shù)、流量系數(shù)與薄壁孔口不同，需重新確定。下面分析厚壁孔口的阻力損失。厚壁孔口阻力損失由三部分組成：一是入口收縮損失，二是收縮斷面后的擴大損失，三是附壁流出的沿程損失。式中L為管嘴長度，d為孔口直徑。入口收縮

8、損失可按薄壁孔口出流來計算，即由此得由前面薄壁孔口分析可知，，代入上式可算得突然擴大阻力系數(shù)為如在沿程阻力中取?＝0.02，L/d＝2，則因此最后可得厚壁孔口的流速系數(shù)為即注意：對比厚壁孔口出流和薄壁孔口出流可以看出，在同樣出流條件下，當孔口面積相同時，通過厚壁孔口的流量大于薄壁孔口，其比值約為1.34。產(chǎn)生這個結果的原因可解釋為：當液體從厚壁孔口流到大氣中去時流速為v2，在收縮斷面上的流速vc>v2，因此收縮斷面上的壓強pc一定小于孔口出流斷面上的壓強，即小于大氣壓