文档介绍：第七章孔口、管嘴出流和有压管流
§ 孔口出流(自己阅读)
§ 管嘴出流(自己阅读)
§ 短管的水力计算
§ 长管的水力计算
§ 管网计算基础
§ 管流中的水击
将工程中常见的水流现象按其流动特征归纳成各种类型的流动,运用前述各章理论分析这些流动的计算理论和方法。
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教学目的和基本要求
目的:使学生了解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的流量计算公式;掌握短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算方法,理解环状管网的水力计算原理与方法,理解有压管路中水击产生的原因。基本要求:理解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的基本计算方法,能熟练计算短管、简单长管、串联并联长管、沿程泄流、枝状管网的水力计算,理解环状管网的水力计算原理与方法,了解有压管路中水击产生的原因。
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几个基本概念
孔口出流:在给水处理、建筑物的输水配水、通航船闸室的充水和泄水、水力工程中的泄水闸的泄水等都属于孔口出流问题。
管嘴出流:在各类孔口中,如果孔壁较厚或在孔口上外接一适当长度的短管,这时的出流为管嘴出流。
有压出流:管道被液体充满,无自由表面,断面上各点的压强一般大于大气压(个别的情况也有小于大气压的)。
在管道计算中又分简单管和复杂管。
简单管中又分为长管和短管。
复杂管一般按长管计算,它包括串联管、并联管、分叉管等。
管网:由多个复杂管构成。
管网分为枝状管网和环状管网。
恒定管流和非恒定管流。
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§ 孔口出流(自己阅读)
孔口有大孔口和小孔口之分。
出流条件可以是定水头下的出流(恒定流),也可是变水头下的出流(非恒定流)。
液体可以流入大气中(自由出流),也可以流入相同的介质的流体中(淹没出流) 。
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小孔口出流(如船舶舱壁上破一洞)如图所示容器装有液体,液体在重力作用下从小孔流出。求流量。
设小孔的面积σ比容器中液面面积小很多,因此液面高度h近似认为不变(近似为定常流动),同时不计流体的粘性,此时流体的质量力只有重力。满足伯氏方程来求解的前提。
伯努利方程的应用:
(前面讲过)
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自由出流
c
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0
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薄壁小孔口自由出流
孔口流速因数
孔口的流量因数
收缩系数
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孔口淹没出流
0
0
2
2
1
1
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小孔出流的收缩因数及流量因数
决定于局部阻力系数,垂直收缩系数和流速系数。
与雷诺数和边界条件有关
只与边界条件有关
孔口的流量因数
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在边界条件中,主要与孔口的形状、孔口在壁面的位置和孔口边缘情况有关。
孔口的性状是主要因素之一,但实际表明,对于小孔口,孔口性状不同,差别不大。
孔口的位置对收缩系数有直接的影响。
a
b
a
b
c
d
a孔和b孔:全部收缩孔口。
a孔:完善收缩;b孔:不完善收缩。
c孔和d孔:部分收缩孔口。
孔口的边缘对收缩系数也有影响,薄壁小孔口的收缩系数最小,圆边孔口的收缩系数最大,直至等于1。
孔口的流量因数
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§ 管嘴出流(自己阅读)
外延管嘴
内延管嘴
收敛的圆锥形管嘴:
多用于消防水龙头或冲击式水枪的管道喷嘴。
扩张的圆锥管嘴
流线形管嘴:
多用于水利工程中拱坝内的泄水孔。
各类管嘴随完全不同,但有共性。
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