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1、第第6 6章章 孔口、管嘴及有压管流孔口、管嘴及有压管流工程实例高压管嘴喷嘴孔口出流孔口出流管嘴恒定出流管嘴恒定出流短管的水力计算短管的水力计算长管的水力计算长管的水力计算离心式水泵及其水力计算离心式水泵及其水力计算知识点与难点知识点与难点本章所用知识点连续性方程能量方程沿程水头损失局部水头损失重点掌握孔口、管嘴恒定出流的水力计算有压管路恒定流动的水力计算离心式水泵的水力计算概述概述Hldw 0dl孔口10Hd 10Hd 小孔口大孔口w 43dl管嘴w 4dl管路10004dl短管1000dl长管简单管路复杂管路复杂管路串联管路并联管路管网枝状管网环状管网 孔口的分类及其与管嘴、管流的关系孔口
2、的分类及其与管嘴、管流的关系小孔口出流、大孔口出流（按小孔口出流、大孔口出流（按H/d 是否大于是否大于10来判定）来判定）恒定出流、非恒定出流恒定出流、非恒定出流淹没出流、非淹没出流淹没出流、非淹没出流薄壁出流、厚壁出流薄壁出流、厚壁出流如果壁厚达到如果壁厚达到34d，孔口就可以称为，孔口就可以称为管嘴管嘴，收缩断面将会在，收缩断面将会在管嘴内形成，而后再扩展成满流流出管嘴。管嘴出流的能量损管嘴内形成，而后再扩展成满流流出管嘴。管嘴出流的能量损失只考虑失只考虑局部损失局部损失。如果管嘴再长，以致必须考虑如果管嘴再长，以致必须考虑沿程损失沿程损失时就是短管了。时就是短管了。 液体从孔口以射流液
3、体从孔口以射流状态流出，流线不能状态流出，流线不能在孔口处急剧改变方在孔口处急剧改变方向，而会在流出孔口向，而会在流出孔口后在孔口附近形成收后在孔口附近形成收缩断面，此断面可视缩断面，此断面可视为处在渐变流段中，为处在渐变流段中，其上压强均匀。其上压强均匀。 61 孔口出流HH0OOCAACDCvCv0gv2200116P0fh收缩现象从 1C 建立伯努利方程，有0011ccHdlgvgvHccc220000202gHgHvcc221001c 为孔口流速系数，对于小孔口，97. 0gHAgHAvAQcc22AAc 、 分别为孔口收缩系数和流量系数分别为孔口收缩系数和流量系数0011ccHdl
4、由于边壁的整流作用，它的存在会影响收缩系数，故有完全由于边壁的整流作用，它的存在会影响收缩系数，故有完全收缩与非完全收缩之分，视孔口边缘与容器边壁距离与孔口尺收缩与非完全收缩之分，视孔口边缘与容器边壁距离与孔口尺寸之比的大小而定，大于寸之比的大小而定，大于3则可认为完全收缩。则可认为完全收缩。 流量系数是流速系数与小流量系数是流速系数与小孔口断面收缩系数的乘积孔口断面收缩系数的乘积 bl32al311l2lab完全收缩完全收缩非非完完全全收收缩缩无收缩无收缩64.063.0AAAAc孔口面积断面流束直径为最小的收缩62.060.02.小孔口淹没式出流1HH2Hdl002211从从 12 12
5、建立伯努利方程，有建立伯努利方程，有gvgvHHcsec22000022021gHHHgvsec221210（与自由式出流公式完全相同）2101HHHsegHAvAQcc2（与自由式出流公式完全相同）（与自由式出流公式完全相同） 大孔口出流的流量公式形式不变，只是相应的水头应近似取大孔口出流的流量公式形式不变，只是相应的水头应近似取为孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。为孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。 由于孔口各点的作用水头差由于孔口各点的作用水头差异很大，如果把这种孔口分异很大，如果把这种孔口分成若干个小孔口，对每个小成若干个小孔口，对每个小孔口出流可近似用
6、小孔口出孔口出流可近似用小孔口出流公式，然后再把这些小孔流公式，然后再把这些小孔口的流量加起来作为大孔口口的流量加起来作为大孔口的出流流量的出流流量3. . 大孔口恒定出流大孔口恒定出流大孔口出流的流量系数，可查表大孔口出流的流量系数，可查表大孔口形心的水头大孔口形心的水头0HF4. . 孔口非恒定出流孔口非恒定出流 孔口非恒定出流一般应考虑液面高度对孔口出流速度的影响。孔口非恒定出流一般应考虑液面高度对孔口出流速度的影响。然而当孔口面积远小于容器面积时，液体在然而当孔口面积远小于容器面积时，液体在dtdt时段内的升降或时段内的升降或压强的变化缓慢，惯性力可忽略不计，此时可把整个变速的流压强的
7、变化缓慢，惯性力可忽略不计，此时可把整个变速的流动过程划分为许多小区间，在每个小区间仍可按恒定流处理。动过程划分为许多小区间，在每个小区间仍可按恒定流处理。经孔口流出的液体体积经孔口流出的液体体积容器内减少的液体体积容器内减少的液体体积对上式积分对上式积分若若H H2 2=0,=0,Qmax Qmax 开始出流的最大流量开始出流的最大流量变水头出流的放空时间，等于在起始水头作用变水头出流的放空时间，等于在起始水头作用下流出同体积的液体所需时间的两倍。下流出同体积的液体所需时间的两倍。 62 管嘴恒定出流 在容器孔口上连接在容器孔口上连接一段断面与孔口形状一段断面与孔口形状相似，长度为相似，长度
8、为(3-4)d(3-4)d的短管，这样的短管的短管，这样的短管称为管嘴，液流流经称为管嘴，液流流经管嘴且在出口断面满管嘴且在出口断面满管流出的现象称为管管流出的现象称为管嘴出流。嘴出流。119P一、管嘴出流的计算110c220cHddl)43(0fh在C-C断面形成收缩，然后再扩大，逐步充满整个断面。从 12 建立伯努利方程，有gvgvHn22000022gHgHvnn221nn1 为管咀流速系数，n82. 0n110c220cHddl)43(gHAAvQn2管嘴正常工作条件管嘴正常工作条件w dl43w mH9 为管咀流量系数，n82. 0nn例题例题1 1 一一. .圆柱形外伸管嘴出流圆柱
9、形外伸管嘴出流 管嘴出流的局部损失由两部分组成，即孔口的局部水头损失管嘴出流的局部损失由两部分组成，即孔口的局部水头损失及收缩断面后扩展产生的局部损失，水头损失大于孔口出流。及收缩断面后扩展产生的局部损失，水头损失大于孔口出流。但管嘴出流为满流，因此流量系数仍比孔口大，其出流公式为但管嘴出流为满流，因此流量系数仍比孔口大，其出流公式为nn圆柱形外管嘴的流量系数圆柱形外管嘴的流量系数圆柱形外管嘴的流速系数圆柱形外管嘴的流速系数圆柱形外管嘴的局部阻力系数圆柱形外管嘴的局部阻力系数 管嘴出流流量系数的加大也可以从管嘴收缩断面处存在的真管嘴出流流量系数的加大也可以从管嘴收缩断面处存在的真空来解释，由于
10、收缩断面在管嘴内，压强要比孔口出流时的零空来解释，由于收缩断面在管嘴内，压强要比孔口出流时的零压低，必然会提高吸出流量的能力。压低，必然会提高吸出流量的能力。 D34DvCvcC 圆柱形外管嘴的真空度圆柱形外管嘴的真空度列列c-cc-c和和2-22-2断面的能量方程断面的能量方程又2rch按突扩计算按突扩计算对圆柱形外管嘴：由实验得：对圆柱形外管嘴：由实验得：取取a=1.0, a=1.0, 则得：则得： 圆柱形外管嘴收缩断面的真空度可达作用圆柱形外管嘴收缩断面的真空度可达作用水头的水头的75%75%，管嘴的作用相当于将孔口自由出流的作用，管嘴的作用相当于将孔口自由出流的作用水头增加了水头增加了
11、0.750.75倍，这样就提高了管嘴的出流能力。倍，这样就提高了管嘴的出流能力。管嘴长度为管嘴长度为(3-4)d(3-4)d 圆柱形外管嘴的正常工作条件圆柱形外管嘴的正常工作条件 有压有压管道恒定流动管道恒定流动水力计算主要解决以水力计算主要解决以下几方面问题：下几方面问题：63 有压管道恒定流动的水力计算 计算管道输水能力；计算管道输水能力； 确定作用水头；确定作用水头； 计算沿程压强分布。计算沿程压强分布。2211 1222121 222wpvpvzzhgggg实际流体恒定总流能量方程沿程损失沿程损失局部损失局部损失 已能定量分析，原则上已能定量分析，原则上解决了恒定总流能量方程解决了恒定
12、总流能量方程中的粘性损失项。中的粘性损失项。管道管道中的中的满流满流121P管道水力计算的基本公式管道水力计算的基本公式 连续性方程 伯努利方程式中 E为外界（泵、风机等）加给单位重量流体的机械能。能量损失11 1222mqgVAgV A常数w2222211122hgVgpzEgVgpzjfwhhhgVdlh22fgVh22j一、管道系统分类一、管道系统分类 1按能量损失大小 长管：凡局部阻力和出口速度水头在总的阻力损失中，其比例不足5的管道系统，称为水力长管，也就是说只考虑沿程损失。 短管：在水力计算中，同时考虑沿程损失和局部损失的管道系统，称为短管。 2按管道系统结构 简单管道：管径和粗糙
13、度均相同的一根或数根管子串联在一起的管道。 复杂管道：除简单管道以外的管道系统，称为复杂管道，又可分成： 1）串联管道：不同管径或不同粗糙度的数段管子串联联接所组成的管道系统。 2）并联管道：是指数段管道并列联接所组成的管道系统。枝状管道：各不相同的出口管段在不同位置分流，形状如树枝。网状管道：通过多路系统相互连接组成一些环形回路，而节点的流量来自几个回路的管道。 管道系统分类 有压管道的进口是淹没的，出口分自由和淹没两种情况，它有压管道的进口是淹没的，出口分自由和淹没两种情况，它们的作用水头是不同的。们的作用水头是不同的。二二. .短管的水力计算短管的水力计算 自由出流自由出流vOO1122
14、H 上 游 总 水上 游 总 水头和下游测管水头之头和下游测管水头之差，用于支付出口速差，用于支付出口速度水头和全部水头损度水头和全部水头损失（包括沿程损失及失（包括沿程损失及所有局部损失）。所有局部损失）。 改写改写作用水头作用水头H H0 0gvdl22gv222211 1222121 2j()()22fpvpvzzhhgggg= H0=0 gv2)(2=vOO1122H管系管系流量流量系数系数作用作用水头水头 HvOO112233 淹没出流淹没出流Hh2211 1222121 2j()()22fpvpvzzhhgggg= H+h0= gvdl22gv22gv2)(2=h作用作用水头水头
15、HvOO112233Hh用用3-3断面作断面作下游断面下游断面2233 311 1131 21 22 3()()22frrpvpvzzhhhgggg= H+h0= gvdl22gv2)(2=0hgvgvv22)(2232=出口水头损失出口水头损失按突扩计算按突扩计算vOO112233Hh管系管系流量流量系数系数 淹 没 与 自淹 没 与 自由 出 流 相由 出 流 相比，作用水比，作用水头不同，管头不同，管系流量系数系流量系数相同，局部相同，局部损失中不包损失中不包含含2-2断面断面出出口损失。口损失。 简单管道水力计算特例简单管道水力计算特例虹吸管及水泵虹吸管及水泵ZZs虹吸管是一种压力管，
16、顶部弯曲虹吸管是一种压力管，顶部弯曲且其高程高于上游供水水面。其顶部且其高程高于上游供水水面。其顶部的真空值一般不大于的真空值一般不大于78m水柱高。水柱高。虹吸管虹吸管安装高度安装高度Zs越大，顶部真空值越大，顶部真空值越大。越大。 虹吸管的优点在于能跨越高地，虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。减少挖方。 虹吸管长度一般不长，故按短管虹吸管长度一般不长，故按短管计算。计算。1122 通过水泵转轮转动的作用，通过水泵转轮转动的作用，在水泵进口端形成真空，使水在水泵进口端形成真空，使水流在池面大气压作用下沿吸水流在池面大气压作用下沿吸水管上升，流经水泵时从水泵获管上升，流经水泵时从水泵获得新
17、的能量，从而输入压力管，得新的能量，从而输入压力管，再流入水塔。再流入水塔。安装高度安装高度提水提水高度高度安装高度安装高度ZZs吸吸水管水管压压水管水管水泵向单位重量液体所提供的机械能，称为水泵的扬程twwHZhh吸水管压水管返回1 1 水泵的水力计算水泵的水力计算zz241235112233 水泵最大真水泵最大真空度不超过空度不超过6ml2l1水泵允许安装高度水泵允许安装高度 水泵扬程水泵扬程 流量流量Q，吸水管长吸水管长l1，压水，压水管长管长l2，管径，管径d，提水高度提水高度z ，各局部水头损失系数，各局部水头损失系数，沿程水头损失系数沿程水头损失系数要求要求确定确定计算计算已知已知
18、zz241235112233l2l10 . 15Q，dv水泵允许安装高度水泵允许安装高度zz241235112233l2l10 . 15 水泵扬程水泵扬程 = 提水高度提水高度 + 全部水头损失全部水头损失 水泵吸水管的水力计算 计算内容：已知 ，求水泵安装高度 。sH vhldQ、弯进吸例题例题2 22.虹吸水力计算虹吸灌溉真空输水：世界上世界上最大直径的虹吸管最大直径的虹吸管( (右侧直径右侧直径15201520毫毫米、左侧米、左侧600600毫米毫米), ),虹吸高度均为八米，虹吸高度均为八米，犹如一条巨龙伴游犹如一条巨龙伴游一条小龙匐卧在浙一条小龙匐卧在浙江杭州萧山区黄石江杭州萧山区黄
19、石垅水库大坝上，尤垅水库大坝上，尤为壮观，已获吉尼为壮观，已获吉尼斯世界纪录斯世界纪录 。我国最大的倒虹吸管例题例题3 3如果作用水头的如果作用水头的95%以上用于沿程以上用于沿程水头损失，我们就水头损失，我们就可以略去局部损失可以略去局部损失及出口速度水头，及出口速度水头，认为全部作用水头认为全部作用水头消耗在沿程，这样消耗在沿程，这样的管道流动称为水的管道流动称为水力长管。否则为水力长管。否则为水力短管。力短管。三、长管的水力计算三、长管的水力计算 对水力长管，总水头线就是测压管水对水力长管，总水头线就是测压管水头线头线简单管路简单管路126P流量模数流量模数与流量具有相与流量具有相同的量
20、纲同的量纲 对水力长管，根据连续方程和谢才公对水力长管，根据连续方程和谢才公式（式（P107)P107)可知可知RACK 长管长管: :作用水头作用水头全部全部用于支付沿程损失用于支付沿程损失 压强的沿程分布压强的沿程分布入口断面入口断面 0-0，任意断面，任意断面 i-i 通过有压管道定常流动的水力计算，容易确定沿程压强的通过有压管道定常流动的水力计算，容易确定沿程压强的分布，分布，得到得到测测压压管水头线。管水头线。测压管水头线低于管轴线，为负测压管水头线低于管轴线，为负压。压。工程中有时需要避免压力的低值，为此找出管道中的压工程中有时需要避免压力的低值，为此找出管道中的压力最低点，检验其
21、是否满足要求。如压力过低，可采取调整力最低点，检验其是否满足要求。如压力过低，可采取调整管道位置高程、降低流速等措施解决。管道位置高程、降低流速等措施解决。1、管道水力计算主要任务、管道水力计算主要任务 管道水力计算的主要任务是：(1)根据给定的流量和允许的压强损失确定管道直径和管道布置；(2)根据给定的管道直径、管道布置和流量来验算压强损失；(3)根据给定的管道直径、管道布置和允许的压强损失，校核流量。管道水力计算的基本公式有连续性方程、伯努利方程和能量损失公式等三个。连续性方程 常数或 常数伯努利方程式中 E为外界（泵、风机等）加给单位重量流体的机械能。222111AgVAgVqm2211
22、AVAVqVw2222211122hgVgpzEgVgpz 能量损失 其中 由上面管道系统分类可知，管道系统的分类类似于电路系统。因此，管道水力计算类似于电路计算，管道中的流量相当于电路中的电流；压降相当于电压，管道阻力相当于电阻。jfwhhh，gVdlh22fgVh22j2、串联管道、串联管道321VVVqqqw3w2w1whhhh等值长度等值长度 以沿程损失为主，必要时用等值长度计算局部损失。以沿程损失为主，必要时用等值长度计算局部损失。水头线中不画局部损失和速度水头。水头线中不画局部损失和速度水头。 n 段串联管道各段的流量、流速、管径、长度可不同，各段串联管道各段的流量、流速、管径、长
23、度可不同，各段损失分别计算然后叠加，认为作用水头全部用于沿程损失，段损失分别计算然后叠加，认为作用水头全部用于沿程损失，可得一个方程可得一个方程 各段流量间各段流量间的关系由连的关系由连续 原 理 确续 原 理 确定，又可得定，又可得 n-1个方程个方程3、并联管道、并联管道 321VVVVqqqqb)-w(aw3w2w1hhhh n段并联管道的水头损失是相同的，给出段并联管道的水头损失是相同的，给出n-1个方程个方程 流量之和为流量之和为总流量，又可总流量，又可得一个方程得一个方程 (i=1,n)Q3Q2Q1hf 1=hf 2=hf 3hfABhf CDHABCDq14 4、沿程均匀泄流管路
24、、沿程均匀泄流管路 沿管长单位长度上泄出相等的流量沿管长单位长度上泄出相等的流量TQpQ通过流量通过流量总途泄流量总途泄流量)31()()(222102221022222ppTTppTMffppTMMfppTMQQQQKldxxlQQQKQdhhdxxlQQQKQdxKQdhxlQQQQ当当0TQ2231KlQhpf距开始泄流断面距开始泄流断面x处，取处，取长度长度dx的微小管段，认为通的微小管段，认为通过的流量过的流量QM不变不变 分枝状管网应按最不利点设计干管，在干管各段的流量分配分枝状管网应按最不利点设计干管，在干管各段的流量分配给定，管径由经济流速确定的情况下，可以决定所需作用水给定，
25、管径由经济流速确定的情况下，可以决定所需作用水头。此后的支管设计就成为已知水头和流量求管径的问题。头。此后的支管设计就成为已知水头和流量求管径的问题。 5 5、枝状管网、枝状管网 工程上一般采用迭代法确定各管段流量分配，先给出流量分配工程上一般采用迭代法确定各管段流量分配，先给出流量分配初值，由经济流速确定管径，计算各闭合环水头损失代数和，初值，由经济流速确定管径，计算各闭合环水头损失代数和，根据各闭合环代数和的值，推求校正流量，重新进行流量分根据各闭合环代数和的值，推求校正流量，重新进行流量分配，继续迭代过程，直至满足要求。配，继续迭代过程，直至满足要求。 对环状管网的每一个对环状管网的每一
26、个节点可写出连续方程，节点可写出连续方程，其中独立的比总节点数其中独立的比总节点数少一个。管网中的每一少一个。管网中的每一个闭合环水头损失的代个闭合环水头损失的代数和为零。方程总个数数和为零。方程总个数恰为管网中的管段数。恰为管网中的管段数。QhhQff26 6、环状管网、环状管网 例例 管路损失计算：沿程损失管路损失计算：沿程损失+ +局部损失局部损失 已知已知: : 图图CE3.7.2CE3.7.2示上下两个贮水池由直径示上下两个贮水池由直径d d=10cm=10cm，长，长l l=50m=50m的铁管连接的铁管连接（= 0.046 mm= 0.046 mm）中间连有球形阀一个（全开时）中
27、间连有球形阀一个（全开时K Kv v=5.7=5.7），），9090弯管两个弯管两个（每个（每个K Kb b= 0.64= 0.64），为保证管中流量），为保证管中流量Q Q = 0.04m = 0.04m3 3/s , /s , 求：求： 两贮水池的水位差两贮水池的水位差H H（m m）。）。 管内平均速度为管内平均速度为 解：解：32244 0 04m s5 09m s0 1mQ./V./d.管内流动损失由两部分组成：局部损失和沿程损失。局部损失除阀门和弯头管内流动损失由两部分组成：局部损失和沿程损失。局部损失除阀门和弯头损失外，还有入口（损失外，还有入口（K Kinin= 0.5= 0.
28、5）和出口（）和出口（K Koutout=1.0=1.0）损失）损失 222moutinVbVh(KKKK)g沿程损失为沿程损失为 22fl Vhgd 例例 管路损失计算：沿程损失管路损失计算：沿程损失+ +局部损失局部损失 由穆迪图确定。设由穆迪图确定。设=10=10 6 6 m m2 2/ /s s562(5 09m s)(0 1m)5 09 1010m s0 046mm0 00046100mm./.VdRe./.d查穆迪图可得查穆迪图可得 = 0.0173 对两贮水池液面（对两贮水池液面（1 1）和（）和（2 2）列伯努利方程的第一种推广形式）列伯努利方程的第一种推广形式, , 2212
29、()()22LppVVzzhgggg 对液面对液面V V1 1= =V V2 2=0=0，p p1 1= =p p2 2=0=0，由上式可得，由上式可得 21222mveoutinLfl VHzzhhh(KKKK)gd 例例C3.7.2 管路损失计算：沿程损失管路损失计算：沿程损失+ +局部损失局部损失 225 09m s500 5 5 7 2 0 641 0 0 01730 12 9 81m s11 2m 11 4m22 6m.讨论：讨论：（1 1）本例中尽管在单管中嵌入了多个部件，包括入口和出口，）本例中尽管在单管中嵌入了多个部件，包括入口和出口，有多个局部损失成分，只要正确确定每个部件的
30、局部损失因子，有多个局部损失成分，只要正确确定每个部件的局部损失因子，将其累加起来，按一个总的局部损失处理。将其累加起来，按一个总的局部损失处理。 （2 2）计算结果表明，本例中管路局部损失与沿程损失大小相当，）计算结果表明，本例中管路局部损失与沿程损失大小相当，两者必须同时考虑两者必须同时考虑 。 （3 3）本例若改为第三类问题：给定流量和水头损失计算管径，）本例若改为第三类问题：给定流量和水头损失计算管径，由于许多部件的局部损失因子与管径有关，除了达西摩擦因子由于许多部件的局部损失因子与管径有关，除了达西摩擦因子需要迭代计算外，局部损失因子也要迭代，计算的复杂性比不需要迭代计算外，局部损失
31、因子也要迭代，计算的复杂性比不计局部损失时大大提高了。工程上通常将局部损失折算成等效计局部损失时大大提高了。工程上通常将局部损失折算成等效长度管子的沿程损失，使计算和迭代简化。长度管子的沿程损失，使计算和迭代简化。 6.46.4离心式水泵的水力计算离心式水泵的水力计算泵是把机械能转化为液体能量的一种机械。泵是把机械能转化为液体能量的一种机械。一、泵的构造简介二、主要参数流量Q 扬程H（泵供给单位重量液体的能量）功率输入功率（轴功率）NX 输出功率（有效功率）效率转速n允许真空度gHQNeXeNNvh三、工况分析 1.水泵特性曲线 2.管路特性曲线工作点确定 工作点：水泵特性曲线与管路特性曲线的
32、交点水泵的选择电动机的选择 据工作点Q、H计算 据 Nx。gHQNeXeNN水击水击（或称水锤）是有压管中的一种重要的非恒定（或称水锤）是有压管中的一种重要的非恒定流现象。流现象。当当有压管有压管中的流速因某种外界原因而发生急剧变化时，中的流速因某种外界原因而发生急剧变化时，将引起液体内部压强产生迅速交替升降的现象，这种交替将引起液体内部压强产生迅速交替升降的现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击一样，故称为水击（或水锤）。一样，故称为水击（或水锤）。这种压强的交替升降，有时会达到很大的数值，处理这种压强的交替升降，有
33、时会达到很大的数值，处理不当将导致管道系统发生强烈的振动，管道严重变形甚至不当将导致管道系统发生强烈的振动，管道严重变形甚至爆裂。爆裂。6-5 管路中的水锤现象主要内容：主要内容：阀门突然关闭时有压管道中的水击阀门突然关闭时有压管道中的水击阀门逐渐关闭时有压管道中的水击阀门逐渐关闭时有压管道中的水击v水击现象的物理过程v水击压强的计算v水击波的传播速度v水击压强的计算v直接水击与间接水击v减小水击压强的措施阀门突然关闭时有压管道中的水击的物理过程阀门突然关闭时有压管道中的水击的物理过程V00pgH0ABLpga0Ltta V=0V00pgH0ABLpg2LLttaa V0aV023LLttaa
34、 V00pgH0ABLpgV0V0=0pgaV=034LLttaa V00pgH0ABLpgV0V0=0pgV0aV0流速由V00，压强增加p，管壁膨胀流速由0-V0，压强减小，恢复原状，管壁恢复原状流速由-V00，压强降低p，管壁收缩流速由0V0，压强增加，恢复原状，管壁恢复原状各各断面压强随时间变化图断面压强随时间变化图Lao2 La3 La4 La5 La6 Lap0p0+pp0-pLao2 La3 La4 La5 La6 Lap0p0+pp0-p阀门断面处管路进口断面处水击水击压强的计算压强的计算依动量定理可推得：0()pa VV 或0()paHVVgg当阀门突然完全关闭时，V=0，则
35、有0paV 或0paHVgg例如某压力引水钢管内水击波传播的速度a=1000m/s，设流速由6m/s减少到零时，阀门突然关闭时的压强水头增量为100066009.8Hm水击波水击波传播的速度传播的速度根据质量守恒原理可推导出水击波的传播速度11()1)KaDK DKEEK、液体的体积模量、密度E、D、管壁材料的弹性模量、管径、管壁厚度直接水击直接水击当当 时，阀门处的压强不受阀门时，阀门处的压强不受阀门关闭时间长短的影响关闭时间长短的影响2sLTa间接水击间接水击当当 或或 时，阀门处的压强时，阀门处的压强与阀门关闭时间的长短有关与阀门关闭时间的长短有关2sLTa2saTL 工程设计中减小水击
36、压强的工程设计中减小水击压强的措施措施：在管壁材料强度允许的条件下，应当选用在管壁材料强度允许的条件下，应当选用直径较大直径较大，管壁较薄管壁较薄的水管。的水管。合理选择参数，并尽可能合理选择参数，并尽可能延长延长阀门调节时间，以阀门调节时间，以避免产生直接水击。避免产生直接水击。例题例题1 1nnddHH,孔口孔口182. 097. 022nnnngHgHvv孔口孔口孔口孔口182. 062. 022nnnnngHAgHAQQ孔口孔口孔口孔口孔口例题例题2 2vhldQ、弯进吸，求水泵安装高度 。sH从 12 建立伯努利方程，有gvgvgvdlgvgpHs222200022222弯进吸例题例
37、题2 2gvdlgpHs222弯进吸gvdlhv22弯进吸 gvdlhHvs22max弯进吸为泵进口真空度，一般为泵进口真空度，一般 vhOHm2 87 hv实际的安装高度实际的安装高度 只要小于或等于只要小于或等于 ，即可，即可。sHmaxsH例题例题3 3bellHHd、2121vh例题例题3 3gvdllHsebe2)(000002211sebedllgHv211224dAvQsebedllgH2112例题例题3 32.由1A列伯努利方程得A点真空度gvdlgvgpHHgpHbeAa2)(20212211gvdlHgpphbeAav2)(212作业：作业：P142P142习题习题6-26-2、6-56-5、6-76-7、6-96-9、6-6-1010、6-206-20、6-226-22