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1、第六章第六章 孔口管嘴出流及管路计算孔口管嘴出流及管路计算主主要要内内容容第一节第一节 孔口出流孔口出流第二节第二节 管嘴出流管嘴出流第三节第三节 管路水力计算管路水力计算第一节第一节 液体的出流液体的出流 孔口的分类薄壁孔口ds厚壁孔口dsdL管嘴L=(34)d大孔口：大孔口：大孔口：大孔口：小孔口：小孔口：小孔口：小孔口：截面上各点静水头差异大，不能忽略（截面上各点静水头差异大，不能忽略（dH/10）截面上各点静水头差异小，可以忽略截面上各点静水头差异小，可以忽略（dH/10）自由出流：自由出流：自由出流：自由出流：液体通过孔口流入大气液体通过孔口流入大气淹没出流：淹没出流：淹没出流：淹没
2、出流：液体通过孔口流入液体空间液体通过孔口流入液体空间第一节第一节 液体的出流液体的出流一、小孔口自由出流一、小孔口自由出流第一节第一节 孔口出流孔口出流 列能量方程令第一节第一节 液体的出流液体的出流取 流量计算二、小孔口淹没出流二、小孔口淹没出流令 流量计算第一节第一节 液体的出流液体的出流三、小孔口的收缩系数及流量系数三、小孔口的收缩系数及流量系数第一节第一节 液体的出流液体的出流 全部收缩孔口 不完全收缩孔口 非全部收缩孔口四、大孔口的流量系数四、大孔口的流量系数第一节第一节 液体的出流液体的出流如果壁厚如果壁厚 或或侧壁孔口处接一段长侧壁孔口处接一段长的圆管时，此时流动情况的圆管时，
3、此时流动情况为管嘴出流。为管嘴出流。一、圆柱形外管嘴出流一、圆柱形外管嘴出流特点：水流入嘴嘴时如同孔口出流一样，管流股也发生收缩，特点：水流入嘴嘴时如同孔口出流一样，管流股也发生收缩，存在着收缩断面存在着收缩断面CC，尔后流股逐渐扩张，至出口断面上完全，尔后流股逐渐扩张，至出口断面上完全充满管嘴断面流出。充满管嘴断面流出。第二节第二节 管嘴出流管嘴出流1、管嘴出流流量、管嘴出流流量以管嘴中心线为基准线，列以管嘴中心线为基准线，列1-1及及b-b断面伯努利方程：断面伯努利方程：第二节第二节 管嘴出流管嘴出流令管嘴出口速度为管嘴出口速度为管嘴流量由于出口断面由于出口断面b-b流股完全充满（不同于孔
4、口）流股完全充满（不同于孔口）则取锐缘进口表达式完全相同，但与孔口出流孔口出流第二节第二节 管嘴出流管嘴出流2、管嘴内的真空作用、管嘴内的真空作用在在C-CC-C断面前后流股与管壁分离，中间形成涡旋区，产生负断面前后流股与管壁分离，中间形成涡旋区，产生负压，出现了管嘴真空现象。相当于使压，出现了管嘴真空现象。相当于使H H0 0增大，促使出流流增大，促使出流流量增大。量增大。第二节第二节 管嘴出流管嘴出流列列c-c及及b-b断面伯努利方程：断面伯努利方程：第二节第二节 管嘴出流管嘴出流一、一、一、一、管路水力计算概述管路水力计算概述 管径和管壁粗糙度相同的一根管子或这样的数管径和管壁粗糙度相同
5、的一根管子或这样的数根管子串联在一起的管道系统叫根管子串联在一起的管道系统叫简单管道。简单管道。1.管路计算有管路计算有三类计算问题：三类计算问题：第三节第三节 管路水力计算管路水力计算 1）已知管路布置及流量）已知管路布置及流量Q，确定管径，确定管径d和进行水头损失计算。和进行水头损失计算。2）已知流量）已知流量Q和作用压头和作用压头H，确定管径，确定管径d。3）已知直径）已知直径d和作用压头和作用压头H，确定流量，确定流量Q。第三节第三节 管路水力计算管路水力计算第三节第三节 管路水力计算管路水力计算2 2、管路计算中常用术语管路计算中常用术语 1 1）长管和短管（速度水头与局部水头损失小
6、于）长管和短管（速度水头与局部水头损失小于沿程损失的沿程损失的5%5%按短管计算）按短管计算）2 2）标准管径）标准管径 3 3）经济流速）经济流速第三节第三节 管路水力计算管路水力计算二、简单管路二、简单管路二、简单管路二、简单管路水力计算水力计算列列1-1及及2-2断面伯努利方程：断面伯努利方程：对于短管：对于短管：对于气体管路：对于气体管路：第三节第三节 管路水力计算管路水力计算对于长管：对于长管：令：令：第三节第三节 管路水力计算管路水力计算三、串联管路计算三、串联管路计算三、串联管路计算三、串联管路计算由不同直径或粗糙度的由不同直径或粗糙度的简单管道连接在一起的简单管道连接在一起的管
7、道叫做管道叫做串联管道串联管道1.1.流量关系：流量关系：通过串联管道通过串联管道各管段的各管段的流量是相同流量是相同的。的。2.2.阻力损失关系：阻力损失关系：串联管路系统的总水头损失（压头）损失串联管路系统的总水头损失（压头）损失等于各管段水头损失之和。等于各管段水头损失之和。第三节第三节 管路水力计算管路水力计算三、并联管路计算三、并联管路计算三、并联管路计算三、并联管路计算由不同直径或粗糙度的由不同直径或粗糙度的简单管道连接在一起的简单管道连接在一起的管道叫做管道叫做串联管道串联管道1.1.流量关系：流量关系：2.2.阻力损失关系：阻力损失关系：并联管路系统的总水头损失（压头）损失并联
8、管路系统的总水头损失（压头）损失等于各管段水头损失。等于各管段水头损失。第三节第三节 管路水力计算管路水力计算或者：或者：或者：或者：流量分配规律流量分配规律第四节 流体通过缝隙液流动一、平行平板缝隙一、平行平板缝隙v图示为在两块平行平板所形成的缝隙间充满了液体，缝隙高度为h，缝隙宽度和长度为b和l，且一般恒有bh和lh。1.1.平行平板缝隙（压差和剪切共同作用）平行平板缝隙（压差和剪切共同作用）p平行六面体在平行六面体在x方向的受力平衡方程式为方向的受力平衡方程式为整理后得整理后得,而而因此有因此有积分后得积分后得在缝隙流中压力沿运动方向的变化率是一常数，有在缝隙流中压力沿运动方向的变化率是一常数，有 p速度表达式速度表达式由边界条件，由边界条件，2.2.两板之间无相对运动（压差流）两板之间无相对运动（压差流）p压差作用下流量压差作用下流量注意：注意：当动平板相对于固定平板运动的方向和压差方向相当动平板相对于固定平板运动的方向和压差方向相同时取同时取“+”+”号号 ，反之取，反之取“”号。号。p流量表达式流量表达式3.3.两板之间无压差（剪切流动）两板之间无压差（剪切流动）二、环形缝隙1.流经同心环形缝隙的流量F流量计算流量计算p同心环缝隙流量同心环缝隙流量用用 代替代替bp偏心环缝隙流量偏心环缝隙流量用用 代替代替b偏心率偏心率偏心率偏心率