第6章 孔口、管嘴及有压管流 流体力学

第6章孔口、管嘴及有压管流第6章孔口、管嘴及有压管流★本章所用知识点连续性方程能量方程沿程水头损失局部水头损失★重点掌握孔口、管嘴恒定出流的水力计算有压管路恒定流动的水力计算离心式水泵的水力计算§6.0概述Hld§6.0概述0dl孔口10Hd10Hd小孔口大孔口4~3dl管嘴4dl管路10004dl短管1000dl长管简单管路复杂管路※复杂管路串联管路并联管路管网枝状管网环状管网§6.1孔口、管嘴恒定出流工程实例§6.1孔口、管嘴恒定出流一.孔口出流的计算计算特点：0fh出流特点：收缩现象1.自由式出流从1→C建立伯努利方程，有0011ccHdl§6.1孔口、管嘴恒定出流gvgvHccc220000202gHgHvcc221001c式中：为孔口流速系数，对于小孔口，97.0gHAgHAvAQcc22AAc式中：、分别为孔口收缩系数和流量系数，对于小孔口：62.0,64.00011ccHdl§6.1孔口、管嘴恒定出流2.淹没式孔口出流1HH2Hdl002211从1→2建立伯努利方程，有gvgvHHcsec22000022021gHHHgvsec221210（与自由式出流公式完全相同）2101HHHsegHAvAQcc2（与自由式出流公式完全相同）§6.1孔口、管嘴恒定出流3.影响孔口收缩的因素孔口形状孔口位置二、管嘴出流的计算110c220cHddl)4~3(计算特点:0fh出流特点:在C-C断面形成收缩，然后再扩大，逐步充满整个断面。§6.1孔口、管嘴恒定出流从1→2建立伯努利方程，有gvgvHn22000022gHgHvnn221nn1式中：为管咀流速系数，n82.0n110c220cHddl)4~3(§6.1孔口、管嘴恒定出流gHAAvQn2★管嘴正常工作条件dl4~3mH9式中：为管咀流量系数，n82.0nn例题1§6.2短管水力计算★短管的定义10004dl一、计算特点1.已知H、d，求Q（校核）mfwhhh二、计算类型2.已知Q、d，求H（设计）3.已知Q、H，求d（设计）§6.2短管水力计算三、实例分析1.水泵吸水管的水力计算计算内容：已知，求水泵安装高度。sHvhldQ、、、、、、弯进吸例题2§6.2短管水力计算2.虹吸水力计算虹吸灌溉§6.2短管水力计算真空输水：世界上最大直径的虹吸管(右侧直径1520毫米、左侧600毫米),虹吸高度均为八米，犹如一条巨龙伴游一条小龙匐卧在浙江杭州萧山区黄石垅水库大坝上，尤为壮观，已获吉尼斯世界纪录。§6.2短管水力计算我国最大的倒虹吸管§6.2短管水力计算例题3§6.3长管水力计算★长管的定义：一、计算特点1.2.二、计算类型（与短管相同）1000dlfwhh022gv§6.3长管水力计算三、简单管路1.定义：d、Q沿程不变的管路，称为简单管路。H001122ld,,2.水力关系伯努利方程ffhHhH00000上式说明：全部作用水头均消耗在沿程水头损失上。§6.3长管水力计算连续性方程24dQv3.关于的计算fh222SlQgvdlhf24dQv式中称为比阻。dfdgS,852§6.3长管水力计算四、串联管路§6.3长管水力计算1.定义：由d不同的若干段管顺次联接的管路，称为串联管路。2.水力关系2SlQhHf（能量关系）iiiqQQ1（流量关系）§6.3长管水力计算五、并联管路§6.3长管水力计算1.定义：在两节点间并设两条以上的管路，称为并联管路，其目的是提高供水的可靠性.2.水力关系iiqQQ（流量关系）ABffffhhhh321（能量关系）例题4§6.4离心式水泵的水力计算★泵是把机械能转化为液体能量的一种机械。一、泵的构造简介§6.4离心式水泵的水力计算二、主要参数流量Q扬程H（泵供给单位重量液体的能量）功率输入功率（轴功率）NX输出功率（有效功率）效率转速n允许真空度gHQNeXeNN][vh§6.4离心式水泵的水力计算三、工况分析1.水泵特性曲线2.管路特性曲线§6.4离心式水泵的水力计算工作点确定工作点：水泵特性曲线与管路特性曲线的交点水泵的选择电动机的选择据工作点Q、H→计算→据→Nx。gHQNeXeNN例题1[例1]在条件下，试分别比较孔口和管嘴出流的流速及流量。[解]1.流速比较2.流量比较nnddHH,孔口孔口182.097.022nnnngHgHvv孔口孔口孔口孔口182.062.022nnnnngHAgHAQQ孔口孔口孔口孔口孔口例题2[例2]已知vhldQ、、、、、、弯进吸，求水泵安装高度。sH[解]从1→2建立伯努利方程，有gvgvgvdlgvgpHs222200022222弯进吸例题2gvdlgpHs222弯进吸gvdlhv22弯进吸gvdlhHvs22max弯进吸式中：为泵进口真空度，一般vhOHm287~hv实际的安装高度只要小于或等于，即可。sHmaxsH例题3[例3]如图所示虹吸管，通过虹吸作用将左侧水输至下游。已知，试求：通过虹吸管的流量Q；虹吸管最高处A点的真空度。bellHHd、、、、、、、2121vh例题3[解]1.由1→2列伯努利方程得流量gvdllHsebe2)(000002211sebedllgHv211224dAvQsebedllgH2112例题32.由1→A列伯努利方程得A点真空度gvdlgvgpHHgpHbeAa2)(20212211gvdlHgpphbeAav2)(212例题4[例3]已知图示并联管路的，试求。[解]由得3213212323SSSlllQ、、321QQQ、、QQQQQlSQlSQlS321233322222111QQQQQ73,72231