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工程水力计算课件

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目录

第一章

水力计算基础

第二章

管道系统分析

第四章

水力计算实例

第三章

泵与水力机械

第六章

水力计算标准与规范

第五章

水力计算软件应用

水力计算基础

第一章

水力学基本概念

研究流体在静止状态下的力学行为，如液体在容器中的压力分布和浮力原理。

流体静力学

涉及流体运动时的力学规律，包括伯努利方程和连续性方程，是水力计算的核心。

流体动力学

描述流体流动状态的无量纲数，区分层流和湍流，对水力计算有重要影响。

雷诺数与流态

流体在管道中流动时因摩擦和局部阻力造成的能量损失，是水力计算中的关键参数。

水头损失

流体力学原理

伯努利原理描述了流体运动中能量守恒，指出在理想流体中，速度增加时压力降低。

01

连续性方程表明，在不可压缩流体中，流体的流量在任何截面上都是恒定的。

02

雷诺数是流体力学中无量纲数，用于预测流体流动模式，判断是层流还是湍流。

03

该方程用于计算管道中流体流动的摩擦损失，是水力计算中的重要公式。

04

伯努利原理

连续性方程

雷诺数

达西-韦斯巴赫方程

水力计算公式

连续性方程是水力计算的基础，表明在封闭管道系统中，流体的质量守恒，即流入量等于流出量。

连续性方程

能量损失计算公式用于估算流体在管道中流动时因摩擦等因素造成的能量损失，如达西-韦斯巴赫公式。

能量损失计算

伯努利方程描述了理想流体沿流线的能量守恒，是计算流体在管道中不同位置的压力和速度的重要公式。

伯努利方程

01

02

03

管道系统分析

第二章

管道流动特性

雷诺数与流动状态

雷诺数是判断流体流动状态的关键无量纲数，决定了流体是层流还是湍流。

局部阻力

管道系统中的弯头、阀门等局部构件会引起额外的压力损失，称为局部阻力损失。

流速分布

压力损失

在管道中，流速分布受摩擦力和流体粘性影响，通常在中心区域流速最快。

管道流动中，压力损失与流速、管道长度、管径及流体的粘度有关，是工程设计的重要考量因素。

管道阻力计算

达西-韦斯巴赫公式

用于计算管道中流体流动时的摩擦阻力，是管道阻力计算的基础公式。

局部阻力损失

描述了管道系统中弯头、阀门等局部构件对流体流动造成的额外阻力。

水头损失计算

通过计算流体在管道中流动时的总能量损失，来确定所需的泵送能量。

管道系统优化

01

通过选择合适的管材和内壁涂层，可以有效降低流体在管道中的摩擦损失，提高输送效率。

02

合理规划管道走向和连接方式，减少弯头和阀门数量，可以降低系统压力损失，提升整体性能。

03

使用变频泵调节流量和压力，根据实际需求调整工作状态，可以节约能源并延长设备寿命。

减少管道摩擦损失

优化管道布局

应用变频泵技术

泵与水力机械

第三章

泵的工作原理

离心泵通过旋转叶轮产生离心力，将水从低处提升到高处，实现液体的输送。

离心泵的基本原理

01

容积泵如活塞泵和齿轮泵，通过改变工作腔体积来吸入和排出液体，完成输送过程。

容积泵的工作机制

02

泵的吸排过程涉及吸入口和排出口，通过压力差实现液体的连续流动和输送。

泵的吸排过程

03

水力机械选型

05

符合安全标准

确保选型的水力机械符合国家或国际的安全标准和认证，保障操作安全。

04

适应环境因素

考虑工作环境的温度、湿度、腐蚀性等因素，选择适应性强的水力机械型号。

03

考虑能效比

选择能效比高的水力机械，以降低长期运行成本，提高能源使用效率。

02

评估扬程条件

分析系统中水头损失和所需扬程，选择扬程与系统匹配的水力机械，确保有效运行。

01

确定流量需求

根据工程需求确定水力机械的流量，选择合适的泵型以满足最大和平均流量要求。

泵站设计要点

选择合适的泵站位置是关键，需考虑水源、地形、交通和环境影响等因素。

确定泵站位置

根据流量、扬程和介质特性选择泵型，确保泵站运行效率和经济性。

选择合适的泵型

泵站结构设计需考虑耐久性、安全性和维护方便性，确保长期稳定运行。

泵站结构设计

采用先进的控制系统，实现泵站的自动化运行，提高操作效率和可靠性。

泵站控制系统

水力计算实例

第四章

实际工程案例

以某城市排水系统为例，介绍如何运用水力计算确保雨季排水效率和防洪安全。

城市排水系统设计

探讨在水电站建设中，如何根据水力计算结果选择合适的水轮机型号和参数。

水电站水轮机选型

分析一个农田灌溉项目，展示如何通过水力计算优化管道布局和灌溉效率。

农田灌溉网络规划

计算方法应用

在水击现象分析中，动量守恒定律帮助工程师计算压力波在管道中的传播速度和影响。

在水力计算中，连续性方程确保流体质量守恒，用于计算管道截面积变化对流速的影响。

在管道系统中，通过伯努利方程计算不同点的压力和流速，以优化管道设计。

应用伯努利方程

使用连续性方程

应用动量守恒定律

结果分析与评估

通过对比实际测量值与计算值