第6章孔口、管嘴.pptVIP

第六章孔口、管嘴出流和有压管流 §6-1薄壁孔口恒定出流 §6-2管嘴出流 §6-3有压管流 §6-4短管的水力计算 §6-5长管的水力计算 §6-6管网的水力计算 §6-7有压管路中的水击 §6-3 有压管流 §6-4 短管的水力计算 §6-6 管网的水力计算 §6-7有压管路中的水击 四、沿程均匀泄流管路 总途泄流量 计算流量 1.管网：是由一些简单的串联和并联管路所组成的管道系统，一般分为枝状管网和环状管网两种。 一、管网的分类 （1）枝状管网是多条管段串联而成的干管和干管相连的多条支管所组成。其特点是管网内任一点只能向一个方向供水。若管网内某一点断流，则该点之后的各管段供水有问题，其优点是节省管材、造价低，缺点是供水可靠性差。 （2）环状管网是由多条管段互相连接成闭合形状的管道系统。其特点是管网内任一点均可由不同方向供水，若管内任一点断流，水可以从其他方向向下游供水，其优点是供水可靠性好，缺点是管材消耗大、造价高。 2.两种管网的优缺点 二、枝状管网的水力计算（新建和扩建供水系统） （1）新建供水系统的设计：已知管路沿线地形、各管段长度　、通过流量　和端点的自由水头　，要求确定各管段直径　和水塔高度　。 ①根据经济流速确定已知流量下各管段的直径，然后计算各段的水头损失 ②按串联管路计算干管起点的水塔水面距地面的总水头 （2）扩建供水系统的设计：已知管路沿线地形、水塔高度 、管段长度 、控制点的自由水头 　和通过流量 　，要求确定管径。 ①枝状管网各管线已知条件，算出它们各自的平均水力坡度 ②干线上按水头损失均匀分配，即各管段水力坡度相等的条件，计算各管段的比阻 按照求得的　，来确定各管段的直径　。 例 供水系统如图所示 各管段长度 各管段直径 节点B流量 节点D流量 管段CD均匀泄漏流量 D点自由水头 地面高程见图 试求水塔所需高度 解 查表易知各管段比阻值如下： （1）管2与管3并联，易知 联立以上两式解得： * * §6-1 薄壁孔口恒定出流 一、 基本概念 孔口出流 :在盛有流体的容器壁上开一孔口，流体会通过孔口流出容器的流动现象。 小孔口出流 1.按孔口大小划分 大孔口出流 2.按时间大小划分 恒定出流：孔口处的水头　保持不变 非恒定出流：孔口处的水头　随时间改变 3.按孔口出口条件划分 自由出流：孔口出流进入空气中的出流。 淹没出流：孔口出流不是进入空气，而是进入另一部分流体时的出流 。 工程实例 二、小孔口恒定自由出流 1.孔口收缩系数 2.孔口出流流速 行近速度 作用水头 流速系数 3.孔口出流流量 流量系数 三、小孔口恒定淹没出流 四、收缩系数和流量系数的影响因素 1.全部收缩:当孔口的全部边界都不与相邻的容器底边和侧边重合时，流体在四周方向上能够发生收缩。否则称为不全部收缩。 2.完善收缩 ：当孔口与相邻面壁的距离满足　　　或　　　时，孔口出流不受距壁面远近的影响。否则是不完善收缩。 其中　　　　　　　为薄壁小孔口在全部、完善收缩情况下的收缩系数值。 §6-2管嘴出流 一、管嘴自由出流 1.出流流速 出流流速 2.出流流量 流量系数 二、管嘴淹没出流 出流流速 出流流量 三、空化、空蚀和管嘴使用条件 1.空化：当液流中存在低于液体饱和蒸汽压强的真空区时，真空区内的液体会发生汽化，形成含有蒸汽的气泡的现象。 2.空蚀：若气泡随液流运动到高压区，气泡会溃灭，产生瞬时高压（能达到几千个大气压），当气泡溃灭在管壁附近时，瞬时高压的冲击能造成壁面材料的破坏的现象。 3.收缩截面的真空度 该式表明：收缩截面的真空度是作用水头的　　　倍，管嘴的作用相当于孔口自由出流的作用水头增大了　　，所以管嘴比孔口的出流能力大。 4.管嘴正常工作条件 ① ② 5.各种形式管嘴 一、有压管流和无压管流 有压管流：流体充满整个管道截面的流动，简称管流 。 无压流动：当管道截面没有充满液体，管道内存在自由液面，且自由液面上为大气压，简称明渠流 。 二、短管与长管 长管：是流体在管道中流动时，其速度水头和局部损失之和小于沿程损失的　　的有压管道。 长管 短管 简单管路：由管径不变、没有分叉的管道组成。 复杂管路：由两根或两根以上的简单管道组合而成的管道系统。 三、简单管道与复杂管路 四、标准管径和经济流速 标准管径：是在工程实际中常使用的各种管道的标准直径，各种钢管和铸铁管的标准管径可查阅工程手册。 经济流速 供水管道 一、短管自由出流 总损失系数 流量系数 二、短管淹没出流 流量系数 三、短管水力计算的问题 短管恒定出流计算问题有以下三种基本类型： （1）已知流量　　、管路直径　　和局部损失组成，计算　　，如设计水箱或水塔高