文档介绍：第5章孔口、管嘴出流和有压管路
教学基本要求
1、了解有压管流的基本特点。掌握孔口、管嘴的水力计算;
2、掌握短管(水泵、虹吸管)的水力计算方法;
3、了解复杂管道的特点和计算方法,重点掌握串联管道和并联管道的水力计算。
4、了解有压管道中的水击现象和水击传播过程。
孔口出流:在贮水池、水箱等容器侧壁上开一孔口,水经孔口流出的水力现象。
管嘴出流:在孔口上连接长度为3-4倍孔径的短管,水流经此短管并在出口断面满管流出的水力现象。
有压管流:流体沿管道满管流动的水力现象。
H
H
H
相同点:有压流动。
孔口出流只有局部损失;
管嘴出流虽有沿程损失,但与局部损失相比很小,可以忽略。
有压管流沿流动方向有一定的边界长度,水头损失包括沿程损失和局部损失。
不同点:
H
H
H
§5-1 孔口出流
具有尖锐的边缘,出流与孔壁仅接触在一条线上,出流仅受局部阻力作用;
一、孔口分类:
1、按孔壁厚度和形状分类:
薄壁孔口:
非薄壁孔口:
孔壁厚度和形状使出流与孔壁接触不仅在一条线上,出流同时受局部阻力和沿程阻力作用。
H
H/d≥10,作用在小孔口面上所有各点水头可认为和形心点水头H相等。
3、按孔口出流情况分类:
2、按薄壁孔口高度与水头H的比值分类:
大孔口:
小孔口:
H/d<10,大孔口的上部与下部各点水头有明显差别。
自由出流:
淹没出流:
出流后直接流入大气
出流后流入另一部分水体中
4、按流动情况分类:
完善收缩
恒定出流
非恒定出流
5、收缩分类:
不完善收缩
当水流从孔口出流时,由于惯性作用,水流出孔口后有收缩现象,出孔口后(1/2)d处收缩完毕,这里过水断面称收缩断面。
ε-收缩系数,表示水流经孔口后的收缩程度
Ac -收缩断面面积; A -孔口面积
若L1>3a及L2>3b,器壁对出流性质不发生影响,为完善收缩;
由实验知,ε与孔口位置距各侧壁的距离有关:
若L1<3a及L2<3b,器壁对出流将发生减弱收缩的现象,为不完善收缩。
对1-1断面
对 c-c 断面
ψ称为孔口的流速系数,一般取αc=1
流量
μ称为孔口流量系数。
二、薄壁小孔口恒定自由出流流量计算
H:孔口水头
H0:作用水头
:行近流速水头
实验测得孔口流速系数:
φ= ~
孔口的局部阻力系数:
孔口的收缩系数:
孔口的流量系数:
μ= ~
三、薄壁小孔口恒定淹没出流
取通过孔口形心的水平面为基准面,取上下游断面列能量方程:
流量
孔口淹没出流的流量系数值与自由出流时一样,μ=
hw包括经孔口的局部损失及水流自收缩断面突然扩大的局部水头损失。
孔口淹没出流经孔口也会形成收缩断面c-c,然后扩大。
H0为两容器内作用水头差。