工程流体力学第5章孔口出流与相似原理.pptVIP

2）运动相似：即实物流动与模型流动的流线应该几何相似，而且对应点上的速度成比例。 3）动力相似：即实物流动与模型流动应受同种外力作用，而且对应点上的对应力成比例。 压强（应力）比例尺 动力粘度比例尺 功率的比例尺 无量纲系数的比例尺 总结以上可见，如果两个流动成力学相似，则 它们的弗劳德数、欧拉数、雷诺数必须各自相等。 相似准则不但是判别相似的标准，而且也是设计 模型的准则，因为满足相似准则实质上意味着相似比 例尺之间要保持下列三个互相制约的关系： 设计模型时，所选择的三个基本比例尺 如果能满足这三个制约关系，当然模型流动与实物流动是完全力学相似的。但这是有困难的。 这也就是说，研究雷诺数处于自动模型区时的粘性流动不满足雷诺准则也会自动出现粘性力相似。因此设计模型时，粘性力的影响不必考虑了；如果是管中流动，或者是气体流动，其重力的影响也不必考虑；这样我们只需考虑代表压力和惯性力之比的欧拉准则就可以了。 欧拉模型法用于自动模型区的管中流动、风洞实验及气体绕流等情况。 即： 或 * 第五章 孔口出流 孔口出流（orifice discharge）： 在容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象就称为孔口出流， 薄壁孔口出流：L/d?2 厚壁孔口出流：管嘴出流 ??? 小孔口（small orifice ）：当孔口直径d（或高度e）与孔口形心以上的水头高度H的比值小于0.1，即d/H0.1时，可认为孔口射流断面上的各点流速相等， 且各点水头亦相等，这时的孔口称为小孔口。 ??? 大孔口（big orifice） ：当孔口直径d（或高度e）与孔口形心以上的水头高H的比值大于0.1，即d/H0.1时，需考虑在孔口射流断面上各点的水头、压强、速度沿孔口高度的变化，这时的孔口称为大孔口。 1.根据d/H的比值：大孔口、小孔口 一、分类 ??? 非恒定出流：当孔口出流时，水箱中水量得不到补充，则孔口的水头不断变化，此时的出流称为非恒定出流。 ??? 恒定出流：当孔口出流时，水箱中水量如能得到源源不断的补充，从而使孔口的水头不变，此时的出流称为恒定出流。 4.恒定出流、非恒定出流 ??? 淹没出流：若经孔口流出的水流不是进入空气，而是流入下游水体中，致使孔口淹没在下游水面之下，这种情况称为淹没出流。 ??? 自由出流：若经孔口流出的水流直接进入空气中，此时收缩断面的压强可认为是大气压强，即pc=pa，则该孔口出流称为孔口自由出流。 2.自由出流和淹没出流 3.完善收缩与不完善收缩 二、厚壁孔口（管嘴出流）：在孔口周边连接一长为3~4倍孔径的短管，水经过短管并在出口断面满管流出的水力现象，称为管嘴出流。 （1）圆柱形外伸管嘴 （2）圆柱形内伸管嘴 （3）收缩管嘴 （4）扩张管嘴 （5）流线型管嘴 一般孔口边缘呈刃口形状，各种结构形式的阀口大多都属于薄壁小孔类型。 5.1 薄壁孔口出流 5.1.1 孔口出流的速度和流量计算 收缩系数 在1-1,C-C断面列伯努利方程： 出流速度 简化为： 流量为： 其中： 称为流速系数。 其中： 称为流量系数。 2）若d与D差距不大，则为薄壁大孔口出流 收缩系数经验公式 出流速度为 流量为 流速系数 流量系数 5.1.2 孔口出流系数 出流速度 ： 而理想流速为 ： （1） （2） 比较（1）、（2）两式： 可见，流速系数 是实际流速与理想流速之比 流量系数 ： 实际流量与理想流量之比。 流量为： 而理想流量： （1） （2） 比较（1）、（2）两式： 收缩系数 ： 阻力系数 ： 0.64 0.06 流量系数 ： 0.62 流速系数 0.97 阿里特苏里试验 5.2 厚壁孔口恒定出流 厚壁孔口： 1. 厚壁孔口出口处液体充满了管嘴，此时CC=1 特点： 2. 总局部阻力系数包括三部分：a) 入口系数（相当于薄壁孔口出流；b) c-c断面后扩张阻力系数（可按突扩计算），c) 后半段上的沿程当量系数。 5.2.1 厚壁孔口出流的速度和流量 5.2.2 厚壁孔口出流系数 收缩系数 ： 阻力系数 ： 流速系数 ： 流量系数 ： 1 0.5 0.82 0.82 大于薄壁孔口出流的流量系数0.62，原因？ 5.4 机械中的气穴现象 5.4.1 气穴概念 气穴产生的条件：局部地区的高速和低压。 5.4.2 节流气穴 5.4.3 泵进口处的气穴 防止泵前气穴的方法： 1. 降低吸水高度； 2. 降低吸水管、吸油管的局部沿程阻力； 3. 加大管径以降低流速；4.减少进水管输