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1、5 5 液流形态与水头损失液流形态与水头损失5.7 5.7 局部水头损失局部水头损失 应用理论求解局部水头损失是较为困难的。应用理论求解局部水头损失是较为困难的。原因：在急变流条件下，固体边界上的动水压强原因：在急变流条件下，固体边界上的动水压强 不好确定。目前，只有断面突然扩大的情况可不好确定。目前，只有断面突然扩大的情况可 用理论求解，其他情况只能通过试验确定。用理论求解，其他情况只能通过试验确定。 本节以圆管突然扩大的局部水头损失为例介绍。本节以圆管突然扩大的局部水头损失为例介绍。圆管突然扩大的局部水头损失圆管突然扩大的局部水头损失xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1
2、G 圆管的断面从圆管的断面从A1突然扩大至突然扩大至A2，液流自小断面进，液流自小断面进入大断面，四周形成漩涡。入大断面，四周形成漩涡。xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Gxz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 流股脱离固体边界，四周形成漩涡，然后流股逐渐扩流股脱离固体边界，四周形成漩涡，然后流股逐渐扩大，经过距离约大，经过距离约(58)D 后才与大断面吻合。后才与大断面吻合。xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 为了求出流股在经过突然扩大的水头损失，考为了求出流股在经过突然扩大的水头损失，考察进流断面和察进流断面和22出流过水出
3、流过水断面。断面。xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 过流断面中，过流断面中，1-1部分部分与原管道重合，可以认为与原管道重合，可以认为是渐变流，而扩大后的侧部是漩涡区，假定为渐变流是渐变流，而扩大后的侧部是漩涡区，假定为渐变流xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G因此，入流断面近似为渐变流；因此，入流断面近似为渐变流；2-2断面为渐变流断面。断面为渐变流断面。对这两个断面应用能量方程，并忽略沿程能量损失，则对这两个断面应用能量方程，并忽略沿程能量损失，则xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Gjhgvpzgvpz 22222222
4、1111xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Gjhgvpzgvpz 222222221111从上式导出从上式导出 )22()()(2222112121gvgvppzzhj xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)22()()(2222112121gvgvppzzhj 考虑水流的向动量方程，则考虑水流的向动量方程，则 xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)22()()(2222112121gvgvppzzhj )()()(coscoscos)(21222111122212222111122zzAApApvvQzzALAGGApApvv
5、Q xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)22()()(2222112121gvgvppzzhj )()()(coscoscos)(21222111122212222111122zzAApApvvQzzALAGGApApvvQ 化简得到化简得到211222121vgvvppzz )()(xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)22()()(2222112121gvgvppzzhj 211222121vgvvppzz )()(xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)22()()(2222112121gvgvppzzhj 2112221
6、21vgvvppzz )()(代入到上式，则代入到上式，则 g)vv(hj2221 代入到上式，则代入到上式，则 gvvhj2)(221 用连续方程用连续方程 代入并化简得代入并化简得 21121221AvAvAvAv ，2212122221211222(1)(1)jvvhggAAAA 式中，式中，称作局部阻力系数称作局部阻力系数一般情况，局部水头损失可表为一般情况，局部水头损失可表为gvhj22 式中，式中，可由试验确定；可由试验确定； v 为发生局部损失之前或之后断面平均流速，为发生局部损失之前或之后断面平均流速， 具体详见表具体详见表5-3管道及明渠局部水头损失系数。管道及明渠局部水头损
7、失系数。 A1A2v1v2221111222222112122jjAvhAgAvhAg （） （ ）A1A2v1v2gvhAAj215 . 022212）（A1A20.62 0.42 0.30 0.22 0.16 14.0 25 20 15 12 10 8 )1(22122222kAAkgvhj A1v1v2DdDdA2gvhj2222v2A1v1gvhj22 例例 题题 水从水箱流入到一管径不同的管道，管道连接如图水从水箱流入到一管径不同的管道，管道连接如图00Hl1l2d1d2 d1=150mm; l1=25m; 1= 0.037 d2= 125mm; l2=10m; 2= 0.039已知
8、已知 局部水头损失为：局部水头损失为：1=0.5（进口）；（进口）；2=0.15；3=2.0 （流速水头相应于局部水头损失后的流速）。（流速水头相应于局部水头损失后的流速）。（一）沿程水头损失；（一）沿程水头损失；（二）局部水头损失；（二）局部水头损失；（三）保持流量为（三）保持流量为25000cm3/s 所需要的水头。所需要的水头。 00Hl1l2d1d2解解 m506. 0222m663. 02m63. 022232222112222221111 gvgvgvhgvdlhgvdlhjff 以以0-0为基准，写出为基准，写出1-1和和2-2断面的能量方程断面的能量方程 whgvH 222答案（略）答案（略）