[工学]给水排水管网水力学基础.pdfVIP

第三章给水排水管网水力学基础 3.1 给水排水管网水力学基础 一、管网中的流态分析 水的三种流态： Re VD v  层流 Re2000  紊流 Re4000  过渡流 2000~4000 给水排水管网水流一般处在紊流流态 紊流流态分为三个阻力特征区：  阻力平方区 水头损失与流速平方成正比  过渡区 水头损失和流速1.75~2次方成正比  水力光滑管区 水头损失和流速1.75次方成正比 给水排水管网水流一般处在阻力平方区和过渡区 1、恒定流与非恒定流  给水排水管网中，水流水力因素随时间变化，属于 非恒定流，水力计算复杂。  在设计时一般只能按恒定流计算。 2、均匀流与非均匀流  非均匀流：水流参数随空间变化。  满管流动 1）如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯， 为均匀流，管道对水流阻力沿程不变，采用沿程水 头损失公式计算； 2 ）当管道在局部分叉、转弯与变截面时，流动为非 均匀流，采用局部水头损失公式计算。  非满管流或渠流，只要长距离截面不变，可以近似 为均匀流。 3、压力流与重力流  压力流 输水通过封闭的管道进行，水流阻力主要 依靠水的压能克服，阻力大小只与管道内壁粗糙程 度有关、管道长度和流速有关，与管道埋设深度和 坡度无关。  重力流 管渠中水面与大气相通，非满流，水流阻 力依靠水的位能克服，形成水面沿水流方向降低。  给水多压力流，排水多重力流；  长距离输水重力流，排水泵站出水管、倒虹管压力 流。 二、水流的水头与水头损失 水头：单位重量的流体所具有的机械能，用h或 H表示，单位米水柱(mH2O) 。  位置水头Z  压力水头P/r 测压管水头  流速水头v2/2g 水头损失  流体克服流动阻力所消耗的机械能称为水头损失。  当流体受固定边界限制做均匀流动时，流动阻力中 只有沿程不变的切应力，称为沿程阻力。由沿程阻 力引起的水头损失成为沿程水头损失。  当流体的固定边界发生突然变化，引起流速分布或 方向发生变化，从而集中发生在较短范围的阻力称 为局部阻力。由局部阻力引起的水头损失成为局部 水头损失。 3.2 管渠水头损失计算 一、 沿程水头损失计算 谢才公式 2 v h l f 2 C R h ——沿程水头损失，m； f v——过水断面平均流速，m/s； C——谢才系数； R——过水断面水力半径，m，圆管流R=0.25D； l——管渠长度，m。 达西公式 （圆管满流）： l v 2 h  f D 2 g D——管段直径，m； g ——重力加速度，m/s 2 ； λ——沿程阻力系数，λ=8g/C2 谢才系数C和沿程阻力系数λ的确定，是上述公式 在实际工程技术中正确得到应用的关键。 二、谢才系数或沿程阻力系数的确定 （1）柯尔勃洛克-怀特公式 适用于各种紊流，是适用性和计算精度最高的公式之一。 e 4.462 C 17.71lg(