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1、8.3 复杂管路水力计算第八章本节引言复杂管路水力计算问题 已通过讨论明确了复杂管路水力计算问题只能用流量校正法求解，本节重点讲解流量校正法在复杂管路的拓展。本节难点 串联和并联管路水力计算步骤上的不同，理解其流量校正法原理。8.3.1 复杂管路水力计算分类8.3.2 串联管路计算步骤8.3.3 并联管路计算步骤本节目录8.3.1 复杂管路水力计算分类复杂管路水力计算问题常见的复杂管路水力计算问题第一类问题第二类问题串联管路并联管路一般采用流量校正法求解与简单管路类似，不再给出计算步骤差异过大调整流量！流量校正法计算串联管路调整后计算假设流量计算流态和总水头损失差异足够小计算结束！2fh121
2、2=+fpphzzg1fh251iiimmnfiimiiQhLd=沿程水头损失总水头损失8.3.2 串联管路计算步骤8.3.2 串联管路计算步骤NoYes假设管内流量Q计算雷诺数，判断管内流态，计算沿程水头损失1nfiih=计算校正流量0,2/=+wwwhhQQQQhQ计算结束判断Q1or|hw0-hw|2步骤1：步骤2：步骤3：串联管路计算步骤例题例8.3.1 如图所示为由三根管段组成的串联管路，输送密度=1000kg/m3，运动黏度=110-6m2/s的水。三根管段的绝对粗糙度=12.5mm，管径和管长分别为d1=250mm、l1=400m、d2=200mm、l2=300m、d3=150m
3、m、l3=500m，作用水头为H=30m。求通过管道的流量Q及各管段的水头损失。题干解析:此问题是复杂管路中的串联管路的第二类水力计算问题，需采用流量校正法进行求解。ap例题已知参数管道参数管长 Ll1=400m l2=300m l3=500m 管径 dd1=0.25m d2=0.20m d3=0.15m 粗糙度 12.510-3m物性参数密度 1000 kg/m3运动黏度 110-6 m2/s水头参数 作用水头30 m待求参数管输参数流量 Q水头参数水头损失 hf例8.3.1 如图所示为由三根管段组成的串联管路，输送密度=1000kg/m3，运动黏度=110-6m2/s的水。三根管段的绝对粗
4、糙度=12.5mm，管径和管长分别为d1=250mm、l1=400m、d2=200mm、l2=300m、d3=150mm、l3=500m，作用水头为H=30m。求通过管道的流量Q及各管段的水头损失。例题计算步骤:ap1.假设管内流量Q4.重复23直至收敛2.计算雷诺数，判断流态，计算沿程水头损失1nfiih=3.计算校核流量QQ例8.3.1 如图所示为由三根管段组成的串联管路，输送密度=1000kg/m3，运动黏度=110-6m2/s的水。三根管段的绝对粗糙度=12.5mm，管径和管长分别为d1=250mm、l1=400m、d2=200mm、l2=300m、d3=150mm、l3=500m，作
5、用水头为H=30m。求通过管道的流量Q及各管段的水头损失。例题（1）假设管内流量：Q=0.035 m3/s假设管内流量Q步骤1：例题（2）计算雷诺数得到所有管段都在水力粗糙区水力粗糙区的计算公式如下：23.712lg=计算沿程阻力系数为2130.0379,0.0409,0.0454=0.0826,0m=222211223355551123iiimmnfiimiiQQQQhLLLLdddd=+2225550.0350.0350.0350.08260.03794000.08260.04093000.08260.04545000.250.200.151.57093.883130.254035.708
6、1m=+=+=计算各管段沿程水头损失之和计算雷诺数，判断管内流态，计算沿程水头损失1nfiih=步骤2：例题（3）计算校正流量033035.70810.0028m/s35.70812220.0351wwwffHhhhQhhQQ=30.0350.00280.0322m/sQQQ=+=计算校正流量0,2/=+wwwhhQQQQhQ步骤3：例题（4）判断计算结束条件例题重新假设管内流量，重复（2）（3）步，进行多次迭代，直至计算得到的QQ+00.01mwwhh（2）（3）步为一轮迭代，以上完成一轮迭代，其余各次迭代结果见下表。03035.70815.71m0.01m=wwfhhHh（4）判断是否小于
7、允许值（取）0wwhh=0.01m例题其余各步迭代结果迭代次数二三步骤1流量/(m3/s)0.03220.0311步骤2判断流态水力粗糙区 水力粗糙区 水力粗糙区 水力粗糙区 水力粗糙区 水力粗糙区各段水头损失hfi(m)1.323.2825.611.323.2625.42总水头损失hf(m)30.2330.00步骤3|hw0-hw|(m)0.22814.3010-4校正流量Q(m3/s)-1.2210-4迭代收敛！判断|hw0-hw|0.01m，结束计算program SeriesPipelineimplicit none!常量:g 重力加速度,m/s2;pi,圆周率.real*8,para
8、meter:g=9.81,pi=3.1415926535898!管道参数:l 管道长度,m;d 管径,m;delta 绝对粗糙度;epsilon 相对粗糙度.real*8:l(3),D(3),delta(3),epsilonreal*8:rho,visc!流体物性:rho 密度,kg/m3;visc 运动黏度,m2/s.real*8:Q,dQ!管输参数:q 流量,m3/s;dq 校正流量,m3/s.!水头损失:h 总水头损失,m;hf 沿程水头损失,m;he 局部水头损失,m;h0 作用水头,m.real*8:h,hf(3),h0real*8:RE,beta,m,lamda!re 雷诺数;be
9、ta,m 列宾宗公式参数;lamda 摩阻系数.real*8:err!err 计算水头损失与作用水头之差的绝对值integer:I,NP,iter!迭代次数;NP 管段数目;迭代次数.!已知管道参数,流体物性和作用水头等.data l/400.0,300.0,500.0/,D/0.15/data D/0.25,0.2,0.15/,NP/3/data delta/0.0125,0.0125,0.0125/data,rho/1000.0/,visc/1d-6/,h0=30例8.3.1代码解析：定义变量、设置计算参数例题!步骤1:假设管内流量.Q=0.035iter=0do while(.true.
10、)write(*,*)第,iter,次流量修正write(*,*)流量(m3/s),Qh=0!步骤2:计算各管段雷诺数,判断管内流态,计算沿程水头损失hf.do I=1,NPRE=4.0*Q/pi/D(I)/visc !计算雷诺数epsilon=2.0*delta(I)/D(I)!计算相对粗糙度if(RE=2000.0)then!层流区beta=4.15;m=1.0elseif(RE=59.7/epsilon*(8.0/7.0)then!水力光滑区beta=0.0246;m=0.25elseif(RE(665.0-765.0*log10(epsilon)/epsilon)then!混合摩擦区l
11、amda=1.0/(-1.8*log10(6.8/RE+(delta(I)/3.7/D(I)*1.11)*2else!粗糙区lamda=1.0/(2.0*log10(3.7*D(I)/delta(I)*2end ifbeta=0.0826*lamda;m=0.0end ifhf(I)=beta*Q*(2.0-m)*visc*m*l(I)/D(I)*(5.0-m)H=H+HF(I)end do25=mmfmQhLd1nffiihh=例题例8.3.1代码解析：步骤3:计算校正流量,修正管内流量.dQ=(h0-h)*Q/2.0/hQ=Q+dQ!步骤4:当计算水头损失与作用水头之差的绝对值小于0.01m 时,程序结束err=ABS(h-h0)if(err0.01)exititer=iter+1end doend program()()0/2/=wwwQhhhQ判断是否小于允许值（取）0wwhh=0.01m例题例8.3.1代码解析：=+QQQ