第7章 孔口、管嘴出流.pptxVIP

第7章 孔口、管嘴出流和有压管流7.1 孔口出流7.1.1 薄壁小孔口恒定出流 薄壁孔口：孔口出流时，水流及孔壁仅在一条周线上接触，壁厚对出流无影响，这样的孔口称为薄壁孔口。小孔口：当孔口的直径d及孔口形心在水面下的深 度H相比很小，如：d≤H/10。孔口 大孔口：当d＞H/10时，应考虑不同高度上的水头 不等。7.1 孔口出流自由出流：水由孔口流入大气中称为自由出流。孔口淹没出流：水由孔口直接流入另一部分水体中称为 淹没出流。7.1 孔口出流 1. 自由出流 设孔口断面面积为A，收缩断面面积为Ac，则00ε称为收缩系数。列1-1和c-c断面的伯努利方程7.1 孔口出流令 ，代入上式，整理得收缩断面流速 1. 自由出流式中p0=pc=pa，化简上式7.1 孔口出流孔口的流量式中 H0——作用水头，如v0≈0，则H0=H； ξ——孔口的局部水头损失系数； φ——孔口的流速系数； μ——孔口的流量系数。7.1 孔口出流00令 ，又v2忽略不计，代入上式，整理得 2. 淹没出流列1-1和2-2断面的伯努利方程收缩断面流速7.1 孔口出流 2. 淹没出流孔口的流量7.1 孔口出流 3. 孔口出流的各项系数薄壁小孔口各项系数 表7-2收缩系数ε损失系数ξ流速系数φ流量系数μ0.640.060.970.62大孔口的流量系数 表7-3收缩情况μ全部不完善收缩底部无收缩，侧向有适度收缩底部无收缩，侧向很小收缩底部无收缩，侧向极小收缩0.700.66~0.700.70~0.750.80~0.907.1 孔口出流7.1.2 孔口变水头出流 设孔口出流过程中，某时刻容器中水面高度为h，在微小时段dt内，孔口流出体积等于该时刻，水面下降dh，容器减少的体积7.1 孔口出流由此得对上式积分，得到水位由H1降至H2所需时间7.1 孔口出流令H2=0，即得容器放空时间式中V——容器放空的体积； Qmax——开始出流时的最大流量。7.1 孔口出流【例7-1】 贮水罐底面积3m×2m，贮水深H1=4m，由于锈蚀，距罐底0.2m处形成一个直径d=5mm的孔洞，试求（1）水位恒定，一昼夜的漏水量；（2）因漏水水位下降，一昼夜的漏水量。【解】（1）按薄壁小孔口恒定出流计算其中μ=0.62；7.1 孔口出流代入上式得一昼夜的漏水量7.1 孔口出流（2）按孔口变水头出流计算解得一昼夜的漏水量7.2 管嘴出流令 ，代入上式，整理得7.2.1 圆柱形外管嘴恒定出流列1-1和b-b断面的伯努利方程管嘴出口流速7.2 管嘴出流管嘴流量式中7.2 管嘴出流其中7.2.2 收缩断面的真空列c-c和b-b断面的伯努利方程则7.2 管嘴出流7.2.2 收缩断面的真空局部水头损失主要发生在主流扩大上，由突然扩大管局部水头损失系数公式得代入上式，得到7.2 管嘴出流将 代入上式，得收缩断面的真空高度7.2.2 收缩断面的真空孔口自由出流的收缩断面在大气中，而管嘴出流的收缩断面为真空区，真空高度高达作用水头的0.75倍，相当于把孔口出流的作用水头增大75%，这正是圆柱形外管嘴的流量比孔口流量大的原因。7.2 管嘴出流7.2.3 圆柱形外管嘴的正常工作条件（1）作用水头 H0≤9m； H0愈大，真空高度愈大； 当真空高度超过7m水柱时，空气会被吸入，使收缩断面的真空破坏。（2）管嘴长度l=（3~4）d。 长度过短，收缩断面不能形成真空； 长度过长，沿程水头损失不能忽略。7.3 短管的水力计算短管：水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道，如水泵吸水管、虹吸管、铁路涵管等。管道长管：水头损失以沿程水头损失为主，局部损失和流速水头的总和同沿程水头损失相比很小，忽略不计，或按沿程水头损失的某一百分数估算，仍能满足工程要求的管道，如城市室外给水管道就属于长管。7.3 短管的水力计算7.3.1 基本公式 自由出流短管列1-1和2-2断面的伯努利方程，其中v1≈0则有7.3 短管的水力计算7.3.1 基本公式水头损失代入上式，整理得流量——自由出流短管基本公式式中7.3 短管的水力计算短管淹没出流列1-1和2-2断面的伯努利方程，其中v1≈ v2 ≈ 0则有7.3 短管的水力计算其中 含管道出口水头损失系数ξ=1。流速流量——淹没出流短管基本公式式中流量系数7.3 短管的水力计算7.3.2 水力计算问题1. 已知作用水头、管道长度、直径、管材、局部阻碍的组成，求流量。2. 已知流量、管道长度、直径、管材、