工程流體力學(xué)-第七章

1、第七章 壓力管路 孔口和管嘴出流第一節(jié) 簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算第二節(jié) 復(fù)雜管路的水力計(jì)算第三節(jié) 短管的水力計(jì)算第四節(jié) 水擊現(xiàn)象第五節(jié) 孔口和管嘴的水力計(jì)算教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求w 1、了解有壓管流的基本特點(diǎn)，掌握管流分為長(zhǎng)管、了解有壓管流的基本特點(diǎn)，掌握管流分為長(zhǎng)管流動(dòng)和短管流動(dòng)的條件。流動(dòng)和短管流動(dòng)的條件。w 2、掌握簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算和測(cè)壓管水頭線、總、掌握簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算和測(cè)壓管水頭線、總水頭線的繪制，并能確定管道內(nèi)的壓強(qiáng)分布。水頭線的繪制，并能確定管道內(nèi)的壓強(qiáng)分布。w 3、了解復(fù)雜管道的特點(diǎn)和計(jì)算方法。、了解復(fù)雜管道的特點(diǎn)和計(jì)算方法。w 4、了解有壓管道中的水擊現(xiàn)象和水擊傳播過程。、了

2、解有壓管道中的水擊現(xiàn)象和水擊傳播過程。學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)w 1、掌握長(zhǎng)管、短管以及有壓流的計(jì)算及其應(yīng)用，了解管道的串、并聯(lián)；w 2、理解有壓管道的水擊現(xiàn)象和水擊傳播過程。 以上各章中討論了液體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，以上各章中討論了液體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，導(dǎo)出了水力學(xué)的基本方程導(dǎo)出了水力學(xué)的基本方程連續(xù)方程、能量連續(xù)方程、能量方程及動(dòng)量方程，并闡述了水頭損失的計(jì)算方方程及動(dòng)量方程，并闡述了水頭損失的計(jì)算方法，應(yīng)用這些基本原理即可研究解決工程中常法，應(yīng)用這些基本原理即可研究解決工程中常見的水力計(jì)算問題，如有壓管道中的恒定流、見的水力計(jì)算問題，如有壓管道中的恒定流、明渠恒定流及水工建筑物的水力計(jì)算等。本章明渠恒

3、定流及水工建筑物的水力計(jì)算等。本章討論的重點(diǎn)是討論的重點(diǎn)是有壓管中恒定流的水力計(jì)算有壓管中恒定流的水力計(jì)算。即。即短管（水泵裝置、虹吸管、倒虹吸管）、長(zhǎng)管短管（水泵裝置、虹吸管、倒虹吸管）、長(zhǎng)管的水力計(jì)算和測(cè)壓管水頭線和總水頭線的繪制的水力計(jì)算和測(cè)壓管水頭線和總水頭線的繪制。第一節(jié)第一節(jié) 簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算有壓管道有壓管道：管道周界上的各點(diǎn)均受到液體壓強(qiáng)的作用。：管道周界上的各點(diǎn)均受到液體壓強(qiáng)的作用。有壓管中的恒定流有壓管中的恒定流：有壓管中液體的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。：有壓管中液體的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。一、壓力管路一、壓力管路 在進(jìn)行壓力管路的水力計(jì)算時(shí)，可根據(jù)沿程水頭損

4、失和局在進(jìn)行壓力管路的水力計(jì)算時(shí)，可根據(jù)沿程水頭損失和局部水頭損失所占比例的大小，把壓力管路分為兩類：短管和長(zhǎng)部水頭損失所占比例的大小，把壓力管路分為兩類：短管和長(zhǎng)管管短管短管是指管路中水流的流速水頭和局部水頭損失都不能忽略不是指管路中水流的流速水頭和局部水頭損失都不能忽略不計(jì)的管道計(jì)的管道( (室內(nèi)管路，如聯(lián)合站、計(jì)量間內(nèi)管件較多的管路室內(nèi)管路，如聯(lián)合站、計(jì)量間內(nèi)管件較多的管路) )；1. 1. 短管和長(zhǎng)管短管和長(zhǎng)管長(zhǎng)管長(zhǎng)管是指流速水頭與局部水頭損失之和遠(yuǎn)小于沿程水頭損失，在是指流速水頭與局部水頭損失之和遠(yuǎn)小于沿程水頭損失，在計(jì)算中可以忽略的管道為，一般認(rèn)為（局部水頭損失計(jì)算中可以忽略的管道

5、為，一般認(rèn)為（局部水頭損失+ +流速水頭）流速水頭）10%10%的沿程水頭損失，可以按長(zhǎng)管計(jì)算的沿程水頭損失，可以按長(zhǎng)管計(jì)算(室外管路，如油田地面室外管路，如油田地面集輸管路、外輸管路集輸管路、外輸管路) 。需要注意需要注意的是：長(zhǎng)管和長(zhǎng)管不是完全按管道的長(zhǎng)短來區(qū)分的。的是：長(zhǎng)管和長(zhǎng)管不是完全按管道的長(zhǎng)短來區(qū)分的。將有壓管道按長(zhǎng)管計(jì)算，可以簡(jiǎn)化計(jì)算過程。但在不能判斷流將有壓管道按長(zhǎng)管計(jì)算，可以簡(jiǎn)化計(jì)算過程。但在不能判斷流速水頭與局部水頭損失之和遠(yuǎn)速水頭與局部水頭損失之和遠(yuǎn)小于沿程水頭損失之前，按短管小于沿程水頭損失之前，按短管計(jì)算不會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。計(jì)算不會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。2. 2. 簡(jiǎn)單（長(zhǎng)

6、管）管路簡(jiǎn)單（長(zhǎng)管）管路和和復(fù)雜管路復(fù)雜管路簡(jiǎn)單（長(zhǎng)管）管路簡(jiǎn)單（長(zhǎng)管）管路是指流體從入口到出口均在同一等直徑管道是指流體從入口到出口均在同一等直徑管道中流動(dòng)，沒有出現(xiàn)流體的分支或匯合的管路。中流動(dòng)，沒有出現(xiàn)流體的分支或匯合的管路。復(fù)雜管路復(fù)雜管路包括串聯(lián)管路、并聯(lián)管路、分支管路和管網(wǎng)。包括串聯(lián)管路、并聯(lián)管路、分支管路和管網(wǎng)。ABABC并聯(lián)管路并聯(lián)管路分支管路分支管路廣東省天然氣主干管網(wǎng)規(guī)劃圖廣東省天然氣主干管網(wǎng)規(guī)劃圖3. 3. 簡(jiǎn)單（長(zhǎng)管）管路的設(shè)計(jì)計(jì)算問題簡(jiǎn)單（長(zhǎng)管）管路的設(shè)計(jì)計(jì)算問題（1 1）第一類問題：）第一類問題：已知地形、流體性質(zhì)、輸送量、管路幾何已知地形、流體性質(zhì)、輸送量、管路幾

7、何尺寸尺寸 計(jì)算管路的水頭損失或壓降。計(jì)算管路的水頭損失或壓降。（2 2）第二類問題：）第二類問題：已知地形、流體性質(zhì)、管路幾何尺寸和允已知地形、流體性質(zhì)、管路幾何尺寸和允許壓降許壓降 計(jì)算管路輸送量。計(jì)算管路輸送量。（3 3）第三類問題：）第三類問題：已知地形、流體性質(zhì)、輸送量、管長(zhǎng)已知地形、流體性質(zhì)、輸送量、管長(zhǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算最佳管徑。設(shè)計(jì)計(jì)算最佳管徑。說明說明：（1 1）對(duì)第一類問題，根據(jù)已知條件可以直接計(jì)算得到結(jié)果；）對(duì)第一類問題，根據(jù)已知條件可以直接計(jì)算得到結(jié)果；（2 2）對(duì)第二、三類問題，由于輸送量或管徑未知，無法求取流）對(duì)第二、三類問題，由于輸送量或管徑未知，無法求取流體流動(dòng)的雷諾數(shù)，

8、不能判斷流型，不能確定摩擦系數(shù)，需要采體流動(dòng)的雷諾數(shù)，不能判斷流型，不能確定摩擦系數(shù)，需要采用試差法或迭代計(jì)算。用試差法或迭代計(jì)算。二、長(zhǎng)管的能量方程二、長(zhǎng)管的能量方程ffhgpzgpzHhgpzgpz22112211或列柏努利方程速度水頭可忽略不計(jì)。失和對(duì)于長(zhǎng)管，局部水頭損能量供給能量供給能量消耗能量消耗對(duì)于長(zhǎng)管，由于速度水頭可以忽略不計(jì)，其總水頭線和測(cè)壓管對(duì)于長(zhǎng)管，由于速度水頭可以忽略不計(jì)，其總水頭線和測(cè)壓管水頭線重合。水頭線重合。45225252222215. 4160826. 016464Re641444Re0826. 08242DLQDLQQDhQDDQDQDQDQDDDLQDLQg

9、gDQDLgDLhff）對(duì)層流流動(dòng)（對(duì)沿程水頭損失75. 425. 075. 15225. 025. 025. 00246. 043164. 00826. 043164. 0Re3164. 02DLQDLQQDhQDf）紊流水力光滑區(qū)（mmfDmLQh52式得：滑區(qū)沿程水頭損失計(jì)算綜合層流和紊流水力光三、管路設(shè)計(jì)計(jì)算三類問題的求解方法三、管路設(shè)計(jì)計(jì)算三類問題的求解方法（1 1）第一類問題：）第一類問題：已知地形、流體性質(zhì)、輸送量、管路幾何已知地形、流體性質(zhì)、輸送量、管路幾何尺寸尺寸 計(jì)算管路的水頭損失或壓降。計(jì)算管路的水頭損失或壓降。方法一計(jì)算步驟：方法一計(jì)算步驟：（2 2）第二類問題：）第二

10、類問題：已知地形、流體性質(zhì)、管路幾何尺寸和允已知地形、流體性質(zhì)、管路幾何尺寸和允許壓降許壓降 計(jì)算管路輸送量（最大輸送量）。計(jì)算管路輸送量（最大輸送量）。計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：方法二計(jì)算步驟：方法二計(jì)算步驟：（3 3）第三類問題：）第三類問題：已知地形、流體性質(zhì)、輸送量、管長(zhǎng)已知地形、流體性質(zhì)、輸送量、管長(zhǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算最佳（最經(jīng)濟(jì)）管徑。設(shè)計(jì)計(jì)算最佳（最經(jīng)濟(jì)）管徑。（1 1）管徑和壓降都是未知數(shù)；）管徑和壓降都是未知數(shù)；（2 2）在一定的流量下，管徑的大小直接影響流速的大小和流動(dòng)）在一定的流量下，管徑的大小直接影響流速的大小和流動(dòng)狀態(tài)的變化，也就影響水頭損失（壓降）的大小。狀態(tài)的變化，也就影響水頭損

11、失（壓降）的大小。選擇適宜的管徑選擇適宜的管徑此外，此外，（1）管中流速過大，管子易于磨損，迅速關(guān)閉閥門時(shí)，易于）管中流速過大，管子易于磨損，迅速關(guān)閉閥門時(shí)，易于產(chǎn)生較大的水擊壓力，造成管子破裂。產(chǎn)生較大的水擊壓力，造成管子破裂。（2）管中流速過小，液體中的雜質(zhì)易于在管中沉淀，侵蝕管）管中流速過小，液體中的雜質(zhì)易于在管中沉淀，侵蝕管壁并增大摩擦阻力。壁并增大摩擦阻力。一般油田內(nèi)部管路中的液體流速為一般油田內(nèi)部管路中的液體流速為12m/s左右為宜；左右為宜；外輸管路中的流速為外輸管路中的流速為13m/s。常用管路的經(jīng)濟(jì)流速見教材常用管路的經(jīng)濟(jì)流速見教材141頁表頁表7-2設(shè)計(jì)管徑的步驟設(shè)計(jì)管徑的

12、步驟：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)流量，在適宜的流速范圍內(nèi)選擇幾種不同的管徑；）根據(jù)設(shè)計(jì)流量，在適宜的流速范圍內(nèi)選擇幾種不同的管徑；（2）按照選擇的管徑，求出相應(yīng)的實(shí)際流速；）按照選擇的管徑，求出相應(yīng)的實(shí)際流速；（3）根據(jù)實(shí)際流速、管徑和油品粘度，求出雷諾數(shù)，判別流動(dòng)狀）根據(jù)實(shí)際流速、管徑和油品粘度，求出雷諾數(shù)，判別流動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)一步求出水頭損失；態(tài)，進(jìn)一步求出水頭損失；（4）由總水頭損失及壓力確定泵的揚(yáng)程和功率，從而算出每年動(dòng)）由總水頭損失及壓力確定泵的揚(yáng)程和功率，從而算出每年動(dòng)力消耗費(fèi)用；力消耗費(fèi)用；（5）計(jì)算出全部設(shè)備每年的折舊費(fèi)；）計(jì)算出全部設(shè)備每年的折舊費(fèi)；（6）把選用不同管徑時(shí)，每年所需的全部開支

13、一一算出；）把選用不同管徑時(shí)，每年所需的全部開支一一算出；（7）以管徑為橫坐標(biāo)，年費(fèi)用為縱坐標(biāo)，繪成曲線；）以管徑為橫坐標(biāo)，年費(fèi)用為縱坐標(biāo)，繪成曲線；（8）曲線）曲線C的最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的管徑的最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的管徑dm即為所求的最經(jīng)濟(jì)管徑；即為所求的最經(jīng)濟(jì)管徑；（9）管徑的圓整。）管徑的圓整。pDLQgghpgphDDQsPahmQmmmDmLff5230826. 0025. 0Re4Re,001. 0/10002 . 15 . 0,80017查莫迪圖，【分析】試求壓降。）的輸送量輸水（以，絕對(duì)粗糙度，內(nèi)徑度】水平的鑄鐵管線，長(zhǎng)【例試求原油的輸送量。設(shè)允許的壓降為的原油，粘度為輸送密度為的水平管道絕

14、對(duì)粗糙度長(zhǎng)度為】用【例MPasPamkgmmmmm2 . 0100 . 5,/85002. 0,2000,41082733。故，原油輸送量與假設(shè)的值相同。查莫迪圖，新試算。與初設(shè)值不同，故需重查莫迪圖，用試差法計(jì)算，【分析】hmsmQsmQQhDDQsmQQhmgphfff/6 .24/00684. 0,031. 014813Re/00684. 01 . 02000031. 00826. 024,031. 0002. 015072Re4Re/00696. 01 . 0200003. 00826. 0243.002433322322試求管徑。水的粘度為度。假設(shè)管材的絕對(duì)粗糙允許的水頭損失為要求輸

15、水量為】一管路總長(zhǎng)為【例,001. 0,2 . 05 . 4,/30,70273sPammmhmmm的要求。此管水頭損失不超過管道，的選尺寸按管道產(chǎn)品的規(guī)格，可故管徑為，與假設(shè)值相同。重查莫迪圖重新試算。，故需以此，與假設(shè)的初設(shè)值不同查莫迪圖；假設(shè)【分析】minmmmmDDLQdDQmDDLQmLmpsmQ5 . 4345 .88,075. 0027. 0141300Re075. 0027. 00826. 05 . 4027. 00027. 01430354Re074. 0025. 00826. 05 . 470;5 . 4025. 0/00833. 052523第一節(jié)第一節(jié) 復(fù)雜管路的水力計(jì)

16、算復(fù)雜管路的水力計(jì)算 除簡(jiǎn)單管路外的管路系統(tǒng)除簡(jiǎn)單管路外的管路系統(tǒng)統(tǒng)稱復(fù)雜管路，如串聯(lián)管統(tǒng)稱復(fù)雜管路，如串聯(lián)管 路、路、并聯(lián)管路等。這里以串聯(lián)和并并聯(lián)管路等。這里以串聯(lián)和并聯(lián)管路為例討論復(fù)雜管路的水聯(lián)管路為例討論復(fù)雜管路的水力計(jì)算問題，并忽略管路中局力計(jì)算問題，并忽略管路中局部水頭損失和出流速度水頭。部水頭損失和出流速度水頭。一、串聯(lián)管路一、串聯(lián)管路 串聯(lián)管路特點(diǎn)串聯(lián)管路特點(diǎn)：各管段流量：各管段流量相等，總水頭等于各段沿程損失相等，總水頭等于各段沿程損失之和。如圖有之和。如圖有fifihhQ段水頭損失的總和。全段的總水力損失為各的流量平衡。各節(jié)點(diǎn)處，流進(jìn)和流出)2(0) 1 ( 對(duì)于長(zhǎng)管，局部

17、損失對(duì)于長(zhǎng)管，局部損失 可不計(jì)，則有可不計(jì)，則有 gjj22gAQdlgdlhhiiiiiiiili22222對(duì)于直徑不變的單一管路對(duì)于直徑不變的單一管路 gjdilgjidlihi2)(2)(22對(duì)于直徑不變的單一長(zhǎng)管對(duì)于直徑不變的單一長(zhǎng)管 ， ，則有，則有 0jHBlQgdlgudlhi22222簡(jiǎn)單串聯(lián)管路計(jì)算實(shí)例簡(jiǎn)單串聯(lián)管路計(jì)算實(shí)例Qm= Qm1+Qm2Q=Q1+Q2VAB12hfAB= hf1 =hf2 （各支管總阻力相等）各支管總阻力相等）二二 . 并聯(lián)管路并聯(lián)管路 在穩(wěn)定流狀態(tài)下，在穩(wěn)定流狀態(tài)下，A、B兩點(diǎn)處的測(cè)壓管水頭必然維持穩(wěn)定兩點(diǎn)處的測(cè)壓管水頭必然維持穩(wěn)定因而能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)各

18、管的流量，使各管的水頭損失都相等。因而能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)各管的流量，使各管的水頭損失都相等。12222fggpBggpAhzzBBAA22222fggpBggpAhzzBBAAfABggpBggpAhzzBBAA222221fffABhhh證明證明注意注意：在計(jì)算并聯(lián)管路的能量損失時(shí)，只需計(jì)算一根支管的能在計(jì)算并聯(lián)管路的能量損失時(shí)，只需計(jì)算一根支管的能量損失即可，絕不能將并聯(lián)的各管段的阻力全部加在一起作為量損失即可，絕不能將并聯(lián)的各管段的阻力全部加在一起作為并聯(lián)管路的能量損失。并聯(lián)管路的能量損失。532233352222225122111888dQldQldQlhfi522282dlQdlhf各支管

19、的流量比為：各支管的流量比為：335322521151321:ldldldQQQ 支管越長(zhǎng)、管徑越小、阻力系數(shù)越大支管越長(zhǎng)、管徑越小、阻力系數(shù)越大流量越?。涣髁吭叫?； 反之反之 流量越大。流量越大。 ）。系數(shù)均可取為計(jì)算，兩支管內(nèi)的摩擦（注：為避免重復(fù)試差間的阻力損失。兩支管中的流率及，試求溶液在率為。已知總管中溶液的流和為阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）分別括局部管，兩支管的管長(zhǎng)（包為管，支管為成一條管路。支管處又匯合處分為兩支，在圖。管路于【例】并聯(lián)煤氣管路如025. 0,21/10050404231CB3BChmmm ABCD12122111112111f1321,242h1m106. 0m0805.

20、043/0278. 03600100CB21 gdQdlgdlsmQQQhhhBCfff：對(duì)支管及別為普通水煤氣管的內(nèi)徑分及查手冊(cè)于總管中流率，即而各支管流率之和必等支管路計(jì)算。的摩擦阻力可按任一分到【解】屬并聯(lián)管路。由522225121122222222221111222222222122f22424242h2dQldQlgdQdlgdQdlgdQdlgdl：對(duì)支管kgJhhmQhmsmQsmQQQQddllQQBCf/24/64;/36/01. 0/0278. 0562. 0)(,3233132125211221聯(lián)立，得與75. 41125. 075. 1175. 42225. 075.

21、122175. 42225. 075. 12275. 41125. 075. 111212430246. 00246. 00246. 00246. 0) 1 (810,03.2056.10,/102.40,/204DLQDLQhhDLQhDLQhQQkmkmmmsmhmffff并聯(lián)管路區(qū)假設(shè)流動(dòng)是在水力光滑試差法流動(dòng)狀態(tài)不能確定未知和：由于解水頭損失。試求：兩管內(nèi)的流量及。和管長(zhǎng)依次為和管徑分別為運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)為井聯(lián)管路，已知輸送量【例】今有輸送原油的smQsmQQQQQQQQQDDLLQ/0396. 0/017. 033. 333. 333. 2323112112175. 175. 41221

22、2并聯(lián)管路mDLQhhDQDQff1080246. 0358604Re33004ReRe275. 41125. 075. 111222111）確定水頭損失（可用。假設(shè)正確，故所求流量屬水力光滑區(qū)屬水力光滑區(qū)）校核（COAB分支管路三、分支管路與匯合管路三、分支管路與匯合管路 在輸油和輸水管路上，經(jīng)常在輸油和輸水管路上，經(jīng)常要鋪設(shè)分支管線來連接油水要鋪設(shè)分支管線來連接油水井或各種儲(chǔ)液罐井或各種儲(chǔ)液罐分支管路分支管路H1= H2 (各支管終點(diǎn)總能量相等各支管終點(diǎn)總能量相等)P1P2012VV1V2 Q=Q1+Q2hf= hf2 hf2 (總的沿程水頭損失等于各管段總的沿程水頭損失等于各管段水頭損失

23、的總和水頭損失的總和)112120211200Hhzzfgugpgugp222220222200Hhzzfgugpgugp222121222211fgugpfgugphzhz0-10-2iHHH21對(duì)多個(gè)分支，則有對(duì)多個(gè)分支，則有證明：證明：比較上兩式，得比較上兩式，得）摩擦系數(shù)均可取中流動(dòng)時(shí)的下，流體在兩分支管路中的流率（在本題條件試求兩分支管路路中流速為槽液面維持恒定?？偣苜A槽及兩高位槽液面高槽液面比。當(dāng)量長(zhǎng)度為管件及閥門的總，直管部分長(zhǎng)的管子尺寸為槽。從三通處到度為管件及閥門的總當(dāng)量長(zhǎng)為，直管部分長(zhǎng)槽的管子直徑從泵下游的三通處到高位槽底部相連。已知中。兩條分支管路均與和高位槽時(shí)送到開口的

24、中的貯槽內(nèi)的溶液，同【例】用離心泵將附圖02. 0,/60,5 . 12 . 4,473575,203763hmmBAmmmmBmmmmABA12. 481. 204.105 . 181. 957. 304.10257. 325 . 1; 0; 022222222,22,2,2BABABBBeBOfAAAeAOfBABABABOfBBBAOfAAAgdllhgdllhmzzpphggpzhggpz力。流體在三通內(nèi)的摩擦阻由于管路很長(zhǎng)，可忽略(1)hmQsmhmQsmQQQAAAABABABA/5 .16/33. 2/5 .43/14. 3531. 033. 4)051. 0(4)07. 0(4

25、3600603322(2) 現(xiàn)將閥門關(guān)小，阻力增加使流現(xiàn)將閥門關(guān)小，阻力增加使流量量Qv3下降下降。下游阻力增大，上下游阻力增大，上游壓強(qiáng)上升，游壓強(qiáng)上升，使使P0。此時(shí)，此時(shí)，Qv1、Qv2同時(shí)降低，但因同時(shí)降低，但因P2貯液池內(nèi)壓力貯液池內(nèi)壓力管內(nèi)緊靠貯液池的一層液體以管內(nèi)緊靠貯液池的一層液體以 沖向貯液池沖向貯液池0v水擊壓力消失，恢復(fù)正常壓力水擊壓力消失，恢復(fù)正常壓力液體高、低壓區(qū)分界面以速度液體高、低壓區(qū)分界面以速度c從貯液池處向閥門方向傳播從貯液池處向閥門方向傳播c第三階段第三階段00vppp00（在閥門關(guān)閉（在閥門關(guān)閉t=2l/c時(shí)壓力波到達(dá)閥門）時(shí)壓力波到達(dá)閥門）整個(gè)管路中液體

26、的壓力恢復(fù)原狀整個(gè)管路中液體的壓力恢復(fù)原狀瞬間，緊鄰閥門的一層液體瞬間，緊鄰閥門的一層液體 以以 向貯液池方向流動(dòng)（慣性作用）向貯液池方向流動(dòng)（慣性作用）0v緊鄰閥門前的一層液體加倍膨脹緊鄰閥門前的一層液體加倍膨脹第二層、第三層液體依序在慣性作用下，膨脹第二層、第三層液體依序在慣性作用下，膨脹所形成的減壓波仍以速度所形成的減壓波仍以速度c從閥門處向貯液池方向傳播從閥門處向貯液池方向傳播c第四階段第四階段00ppp在在t=4l/a時(shí)到達(dá)閥門時(shí)到達(dá)閥門（在閥門關(guān)閉（在閥門關(guān)閉t=3l/c時(shí)減壓波到達(dá)管道口）時(shí)減壓波到達(dá)管道口）c整個(gè)管路中液體的處于低壓靜止?fàn)顟B(tài)整個(gè)管路中液體的處于低壓靜止?fàn)顟B(tài)貯液池

27、內(nèi)壓力貯液池內(nèi)壓力管內(nèi)壓力管內(nèi)壓力液體又以液體又以 沖向管中沖向管中0v00v緊鄰管子入口處的一層液體的壓力恢復(fù)到正常緊鄰管子入口處的一層液體的壓力恢復(fù)到正常壓力波以速度壓力波以速度c從貯液池處向閥門方向傳播從貯液池處向閥門方向傳播管路中液體又恢復(fù)到正常速度管路中液體又恢復(fù)到正常速度 由貯液池流向閥門由貯液池流向閥門0v重復(fù)上述過程重復(fù)上述過程緊鄰閥門處，理想情況下液體壓力隨時(shí)間變化的圖形緊鄰閥門處，理想情況下液體壓力隨時(shí)間變化的圖形循環(huán)、衰減循環(huán)、衰減水擊具有破壞性水擊波的傳播過程水擊波的傳播過程衰減性衰減性壓力波在傳播過程中，存在液流阻力和管道變形壓力波在傳播過程中，存在液流阻力和管道變形

28、 能量消耗能量消耗二、水擊的分類二、水擊的分類t0=2l/c相長(zhǎng)相長(zhǎng)TM閥門關(guān)閉時(shí)間閥門關(guān)閉時(shí)間 根據(jù)閘門關(guān)閉（或開啟）的時(shí)間根據(jù)閘門關(guān)閉（或開啟）的時(shí)間T TM M與相長(zhǎng)與相長(zhǎng)t t的的比值，我們把水擊分為兩類：比值，我們把水擊分為兩類： （1 1）直接水擊直接水擊：閘門關(guān)閉（或開啟）的時(shí)：閘門關(guān)閉（或開啟）的時(shí)間間T TM Mt t0 0（關(guān)閉很快）。（關(guān)閉很快）。 （2 2）間接水擊間接水擊：指閘門關(guān)閉（或開啟）的：指閘門關(guān)閉（或開啟）的時(shí)間時(shí)間T TM Mt t0 0（關(guān)閉較慢）。（關(guān)閉較慢）。 說明：說明：由于直接水擊壓強(qiáng)遠(yuǎn)大于間接水擊壓強(qiáng)，破壞性較強(qiáng)，在實(shí)由于直接水擊壓強(qiáng)遠(yuǎn)大于間接

29、水擊壓強(qiáng)，破壞性較強(qiáng)，在實(shí)際工程中應(yīng)盡可能采取措施，避免產(chǎn)生直接水擊破壞。際工程中應(yīng)盡可能采取措施，避免產(chǎn)生直接水擊破壞。三、三、防止產(chǎn)生直接水擊破壞的措施防止產(chǎn)生直接水擊破壞的措施（1）縮短壓力管道的長(zhǎng)度；）縮短壓力管道的長(zhǎng)度；（2）延長(zhǎng)閥門關(guān)閉的時(shí)間）延長(zhǎng)閥門關(guān)閉的時(shí)間TM；（3）減小壓力管道中的水流流速；減小壓力管道中的水流流速；（4 4）安裝水擊消除閥；）安裝水擊消除閥；（5 5）設(shè)置調(diào)壓室。）設(shè)置調(diào)壓室。 水擊具有破壞性水擊具有破壞性四、直接水擊壓力的計(jì)算四、直接水擊壓力的計(jì)算gcHccpt00液柱形式的表達(dá)式：壓力傳播速度。壓力計(jì)算式：利用動(dòng)量定理可得水擊首先停止流動(dòng)。與閥門緊鄰的

30、一層液體時(shí)刻內(nèi)，水擊），在無限小的當(dāng)閥門突然關(guān)?。ㄖ苯?01eEEDccc0水中聲音傳播速度（1435m/s）E水的彈性系數(shù)（2109Pa）E0管材彈性系數(shù)（鋼：206106kPa）e管材壁厚五、壓力傳播速度五、壓力傳播速度Ec 0111006.2液體E,Pa管材E,Pa水鋼管石油鑄鐵管91006.291032.310108.9液體和管材的彈性系數(shù)液體和管材的彈性系數(shù)六、間接水擊壓力的計(jì)算六、間接水擊壓力的計(jì)算MTtcp00經(jīng)驗(yàn)式：例題：例題：有一水電站引水鋼管，管長(zhǎng)有一水電站引水鋼管，管長(zhǎng)l l = 2000 m= 2000 m，管徑管徑D D = 500 mm= 500 mm，管壁厚度管壁

31、厚度e e= 10 mm= 10 mm，管內(nèi)流速，管內(nèi)流速3m/s, 3m/s, 水的水的彈性系數(shù)為彈性系數(shù)為E E = 19.6= 19.610 10 8 8 N /mN /m2 2，鋼管的彈性系數(shù)鋼管的彈性系數(shù)為為E E0 0 = 19.6= 19.6101010 10 N/mN/m2 2 。試求：在試求：在3 3秒內(nèi)閥門全部關(guān)秒內(nèi)閥門全部關(guān)閉時(shí)的水擊壓強(qiáng)。閉時(shí)的水擊壓強(qiáng)。解：解：smeEDEccsmc/117210106 .19500106 .19114351/1435108000水擊波的波速：水中音速相長(zhǎng)為相長(zhǎng)為 T TM M= 2 s= 2 st t= 3.41s= 3.41s水擊為

32、直接水擊水擊為直接水擊011723358.89.8cHVmg 水擊壓強(qiáng)為水擊壓強(qiáng)為 sclt41. 31172200022)/(1281)(1006. 2);(1006. 2112,/1410801109000smcEcPaEPaEeEDEcckmsm查表）解：（閥時(shí)間以多大為宜？，則避免直接水擊的關(guān)若輸水總管長(zhǎng)力為多少？可能產(chǎn)生的最大水擊壓若管內(nèi)流速力傳播速度為多少？的鋼管輸水時(shí)，水擊壓【例】用。閉時(shí)間必須大于避免產(chǎn)生直接水擊的關(guān)sscLtMPacp123. 3)(123. 32) 3()(28. 1)2(00第五節(jié)第五節(jié) 孔口和管嘴的水力計(jì)算孔口和管嘴的水力計(jì)算 孔口和管嘴出流在工程技術(shù)中

33、有著廣泛的應(yīng)用，在許多領(lǐng)孔口和管嘴出流在工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，在許多領(lǐng)域都可以見到。域都可以見到。 例如，例如，水利工程上的閘孔水利工程上的閘孔，水力采煤用的水槍，水力采煤用的水槍，汽車發(fā)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的汽化器機(jī)的汽化器，柴油機(jī)的噴嘴，以及，柴油機(jī)的噴嘴，以及液壓技術(shù)中油液流經(jīng)滑閥、液壓技術(shù)中油液流經(jīng)滑閥、錐閥、阻尼孔錐閥、阻尼孔等都可歸納為孔口出流問題。等都可歸納為孔口出流問題。 高壓噴射鉆井所用噴嘴，注水井中分層定量配水所用的配高壓噴射鉆井所用噴嘴，注水井中分層定量配水所用的配水嘴，水箱、蓄水池、堤壩的孔洞以及貯液池容器的泄水孔。水嘴，水箱、蓄水池、堤壩的孔洞以及貯液池容器的泄水孔。三峽

34、大壩開閘泄洪景象三峽大壩開閘泄洪景象 水利工程上的閘孔水利工程上的閘孔錐齒輪節(jié)流截止放空閥錐齒輪節(jié)流截止放空閥 錐閥式飲水器錐閥式飲水器 HOOCAACDCv0vC孔口出流孔口出流CD34DvCvc分離、漩渦區(qū)分離、漩渦區(qū)管嘴出流管嘴出流vOO1122H有壓管流有壓管流不同點(diǎn)：沿程損失不一樣（見下表）。 流動(dòng)型式流動(dòng)型式局部損失局部損失沿程損失沿程損失孔口出流孔口出流管嘴出流管嘴出流很小，可忽略有壓管流有壓管流共同點(diǎn)共同點(diǎn)：同屬壓力流動(dòng)：同屬壓力流動(dòng) 本節(jié)討論液體孔口和管嘴出流的基本節(jié)討論液體孔口和管嘴出流的基本概念，研究流體出流的特征，確定出本概念，研究流體出流的特征，確定出流速度、流量和影

35、響它們的因素。通過流速度、流量和影響它們的因素。通過對(duì)這些問題的研究，以便使我們進(jìn)一步對(duì)這些問題的研究，以便使我們進(jìn)一步掌握流體流動(dòng)基本規(guī)律的應(yīng)用。掌握流體流動(dòng)基本規(guī)律的應(yīng)用。一、孔口出流的分類一、孔口出流的分類1. 孔口出流孔口出流：流體流經(jīng)孔口的流動(dòng)現(xiàn)象：流體流經(jīng)孔口的流動(dòng)現(xiàn)象。2. 孔口出流的分類孔口出流的分類（1）根據(jù)根據(jù)壁厚壁厚是否影響射流形狀可分：是否影響射流形狀可分：薄壁孔口和厚壁孔口薄壁孔口和厚壁孔口（2）按按孔口直徑孔口直徑 d 和孔口形心在液面下深度和孔口形心在液面下深度H的比值不同可分：的比值不同可分：大孔口和小孔口大孔口和小孔口（3）根據(jù)出流空間情況可分：根據(jù)出流空間情

36、況可分：自由出流和淹沒出流自由出流和淹沒出流（4）水頭隨水頭隨 時(shí)間時(shí)間變化分：變化分：恒定恒定出流和非出流和非恒定恒定出流出流（1）薄壁孔口和厚壁孔口）薄壁孔口和厚壁孔口1、如果液體具有一定的流速，如果液體具有一定的流速，能形成射流，且孔口具有尖銳的能形成射流，且孔口具有尖銳的邊緣，此時(shí)邊緣厚度的變化對(duì)于邊緣，此時(shí)邊緣厚度的變化對(duì)于液體出流不產(chǎn)生影響，出流水股液體出流不產(chǎn)生影響，出流水股表面與孔壁可視為環(huán)線接觸，這表面與孔壁可視為環(huán)線接觸，這種孔口稱為種孔口稱為薄壁孔口薄壁孔口。 特征：特征：L/d22、如果液體具有一定的速度，如果液體具有一定的速度，能形成射流，此時(shí)雖然孔口也具能形成射流，

37、此時(shí)雖然孔口也具有尖銳的邊緣，射流亦可以形成有尖銳的邊緣，射流亦可以形成收縮斷面，但由于孔壁較厚，壁收縮斷面，但由于孔壁較厚，壁厚對(duì)射流影響顯著，射流收縮后厚對(duì)射流影響顯著，射流收縮后又?jǐn)U散而附壁，這種孔口稱為又?jǐn)U散而附壁，這種孔口稱為厚厚壁孔口壁孔口或長(zhǎng)孔口，有時(shí)也稱為或長(zhǎng)孔口，有時(shí)也稱為管管嘴嘴。特征：特征：2L/d4薄壁孔口薄壁孔口厚壁孔口（管嘴）厚壁孔口（管嘴）3、收縮斷面收縮斷面：薄壁孔口邊緣尖銳，而流線又不能突然轉(zhuǎn)折，經(jīng)：薄壁孔口邊緣尖銳，而流線又不能突然轉(zhuǎn)折，經(jīng)過孔口后射流要發(fā)生收縮，在孔口下游附近的過孔口后射流要發(fā)生收縮，在孔口下游附近的c-c斷面處，射流斷面處，射流斷面積達(dá)到

38、最小處的過流斷面。以斷面積達(dá)到最小處的過流斷面。以Ac表示表示。4、收縮系數(shù)收縮系數(shù)：收縮斷面面積與孔口的幾何斷面積之比，：收縮斷面面積與孔口的幾何斷面積之比，即即 = Ac/A。5、出流特征出流特征：液體從薄壁孔口出流時(shí)，沒有沿程能量損失，只：液體從薄壁孔口出流時(shí)，沒有沿程能量損失，只有收縮而產(chǎn)生的局部能量損失，而液體從厚壁孔口出流時(shí)不僅有有收縮而產(chǎn)生的局部能量損失，而液體從厚壁孔口出流時(shí)不僅有收縮的局部能量損失，而且還有沿程損失。收縮的局部能量損失，而且還有沿程損失。 （2）大孔口和小孔口）大孔口和小孔口按按孔口直徑孔口直徑 d 和孔口形心在液面下深度和孔口形心在液面下深度H的比值不同可分

39、的比值不同可分1. 小孔口小孔口：以孔口斷面上流速分布的均勻性為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果：以孔口斷面上流速分布的均勻性為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果孔口斷面上各點(diǎn)的流速是均勻分布的，則稱為小孔口。孔口斷面上各點(diǎn)的流速是均勻分布的，則稱為小孔口。2. 大孔口大孔口：如果孔口斷面上各點(diǎn)的流速相差較大，不能按均勻：如果孔口斷面上各點(diǎn)的流速相差較大，不能按均勻分布計(jì)算，則稱為大孔口。分布計(jì)算，則稱為大孔口。Hd101 大孔口大孔口Hd101 小孔口小孔口(3)(3) 自由出流和淹沒出流自由出流和淹沒出流1. 1. 自由出流：自由出流：以出流的下游條件為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果流體經(jīng)過孔以出流的下游條件為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果流體經(jīng)過孔口后出流

40、于大氣中時(shí)，稱為自由出流；口后出流于大氣中時(shí)，稱為自由出流；2. 2. 淹沒出流：淹沒出流：如果出流于充滿液體的空間，則稱為淹沒出流。如果出流于充滿液體的空間，則稱為淹沒出流。二、薄壁圓形小孔的穩(wěn)定自由出流的水力計(jì)算二、薄壁圓形小孔的穩(wěn)定自由出流的水力計(jì)算1. 分析分析取圖中的取圖中的1-1和和c-c斷面列伯努利方程斷面列伯努利方程2211 122cccpvpvHhgggggh2v2cc1 1ccAvAv11ccAvvA221112cccccppAvHgAg121112cccccppvgHAA整理得：整理得：pgHppgHcc221通過孔口的流速計(jì)算式通過孔口的流速計(jì)算式當(dāng)當(dāng)A1Ac,并注意到

41、并注意到c1，則得，則得c11其中：流速系數(shù)流速系數(shù)理理想流速之比，即流速系數(shù)是實(shí)際流速和在理想情況下cccpgH21通過孔口的流量為通過孔口的流量為理實(shí)理想流量之比。即流量系數(shù)是實(shí)際流量與在理想情況下，令QQpgHAQpgHAQpgHAAQAAccc21222. 兩種特例兩種特例1、若容器上部為自由液面且小孔自由出流時(shí)，有、若容器上部為自由液面且小孔自由出流時(shí)，有 2、高壓系統(tǒng)（、高壓系統(tǒng)（ ），則有），則有g(shù)HAQgHc22pgHpAQpc223. 孔口出流系數(shù)的測(cè)定孔口出流系數(shù)的測(cè)定射流軌跡法測(cè)定射流軌跡法測(cè)定如圖如圖8-3所示，孔口出流射入大氣后成為平拋運(yùn)動(dòng)，將坐標(biāo)原點(diǎn)所示，孔口出流射

42、入大氣后成為平拋運(yùn)動(dòng)，將坐標(biāo)原點(diǎn)取在收縮斷面上，測(cè)量射流上任一點(diǎn)的坐標(biāo)取在收縮斷面上，測(cè)量射流上任一點(diǎn)的坐標(biāo)x和和y，如果忽略射，如果忽略射流四周的空氣阻力，則流四周的空氣阻力，則消去時(shí)間消去時(shí)間t，得收縮斷面，得收縮斷面c-c上的平均流速上的平均流速 212cxv tygt2cgvxyHyxgHc22式：代入孔口出流流速計(jì)算2.600.608.907.904.603.601ReRe11T2小孔，完善收縮時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)薄壁圓形理想流速下的雷諾數(shù)。時(shí)，的關(guān)系如圖。與、計(jì)算孔口阻力系數(shù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得流速系數(shù)可可計(jì)算收縮系數(shù)和流量系數(shù)實(shí)驗(yàn)得到流速系數(shù)Tccc4. 收縮系數(shù)與阻力系數(shù)收縮系數(shù)與阻力系數(shù)5

43、. 完全收縮與部分收縮（1）完全收縮）完全收縮：孔口距離器壁很遠(yuǎn)，因此器壁對(duì)孔口的收縮情況毫無影響，這種收縮稱為完全收縮完全收縮。（2）非完全收縮：非完全收縮：孔口四周都有收縮，但某一邊距離器壁較近，其收縮情況受到器壁的影響，因而這種收縮稱為非完全收縮非完全收縮。（3）部分收縮）部分收縮：有的邊根本不收縮，只有部分邊有收縮，因而稱為部分收縮部分收縮。6. 淹沒出流的水力計(jì)算淹沒出流的水力計(jì)算gHAgHAAQgHgHgHgghhHccccccccww2222112)1 ()(22)(21)2211 (222相當(dāng)與收縮斷面的流速水頭突然擴(kuò)大損失）液流經(jīng)過收縮斷面后（；與自由出流孔口相同損失）流經(jīng)孔

44、口的局部水頭（包括兩項(xiàng)：其中，間列柏努利方程和口和小孔口之分。維持不變，所以無大孔孔口上、下游的液面差實(shí)際上可以認(rèn)為相等。大，與自由出流時(shí)的相差不、說明：淹沒出流的力系數(shù)。代表突然擴(kuò)大的局部阻）（；代表上、下游的液面差）（水力計(jì)算公式的區(qū)別：淹沒出流與自由出流的21222211HgHAgHAAQgHgHccc7. 厚壁孔口自由出流厚壁孔口自由出流（管嘴出流）（管嘴出流）稱為管嘴。為孔口直徑）的短管，（長(zhǎng)度管嘴：在孔口上接一段DDL)43(3帶有外伸圓柱形厚壁孔口的容器。帶有外伸圓柱形厚壁孔口的容器。取取1-1、2-2兩緩變流斷面列伯努利兩緩變流斷面列伯努利方程方程whgagpgagpH2221

45、112111管嘴出流的特點(diǎn)：管嘴出流的特點(diǎn)：管嘴只有內(nèi)收縮而無外收縮管嘴只有內(nèi)收縮而無外收縮，這是它與薄壁孔口的區(qū)別之一。區(qū)，這是它與薄壁孔口的區(qū)別之一。區(qū)別之二是別之二是管嘴阻力損失由下列三部分組成管嘴阻力損失由下列三部分組成：一是入口阻力損失，：一是入口阻力損失，二是二是c-c斷面后的擴(kuò)大阻力損失，三是后半段上沿程能頭損失。斷面后的擴(kuò)大阻力損失，三是后半段上沿程能頭損失。1222222222發(fā)生收縮，液體從管嘴流出時(shí)不再同體出流時(shí)的流線方向相由于管嘴壁的作用使液gdlgghccw管嘴的流速系數(shù)其中：令）（數(shù)：突然擴(kuò)大的局部阻力系連續(xù)性方程：dlpgHgpgppgdlghAAAAccwccc

46、22222122222222222) 11(1)(22112) 11(11管嘴出流速度管嘴出流速度明是正確的。這一數(shù)值得到了實(shí)驗(yàn)證因此，管子進(jìn)口的阻力損失。時(shí)，其阻力損失類似于液體從圓柱形管嘴流出，所以因管嘴出流收縮系數(shù)進(jìn)口2.80.501111.501)(2)(22pgHApgHAAQ特例分析特例分析：當(dāng)液體從薄壁圓孔口出流時(shí)，其流量系數(shù)當(dāng)液體從薄壁圓孔口出流時(shí)，其流量系數(shù) = 0.61，而厚壁孔口的流量系數(shù)而厚壁孔口的流量系數(shù) = 0.82 ，為薄壁孔口的，為薄壁孔口的1.34倍。于是當(dāng)倍。于是當(dāng)孔口面積相同時(shí)，通過厚壁孔口的流量大于薄壁孔口。孔口面積相同時(shí)，通過厚壁孔口的流量大于薄壁孔口

47、。產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的原因可解釋為產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的原因可解釋為：當(dāng)液體從厚壁孔口流到大氣中去：當(dāng)液體從厚壁孔口流到大氣中去時(shí)流速為時(shí)流速為v2，在收縮斷面上的流速，在收縮斷面上的流速vc v2 ，因此收縮斷面上的，因此收縮斷面上的壓強(qiáng)壓強(qiáng)pc一定小于管嘴出流斷面上的壓強(qiáng)，即小于大氣壓強(qiáng)一定小于管嘴出流斷面上的壓強(qiáng)，即小于大氣壓強(qiáng)pa ，這樣就在厚壁孔口的內(nèi)收縮斷面上產(chǎn)生真空，將液體從容器中吸這樣就在厚壁孔口的內(nèi)收縮斷面上產(chǎn)生真空，將液體從容器中吸入流體，從而使厚壁孔口比面積相同的薄壁孔口流出更多的流量入流體，從而使厚壁孔口比面積相同的薄壁孔口流出更多的流量。HhHghgHAgHAAQHggpphggg

48、pggpHcccccccaca74. 082. 064. 006. 0 12)1(222)1 (122022212221真空孔孔真空孔真空孔；取由于（1）由真空作用所產(chǎn)生）由真空作用所產(chǎn)生的壓頭為的壓頭為0.74H是個(gè)比較是個(gè)比較大的數(shù)值。大的數(shù)值。（2）該值遠(yuǎn)大于加裝管）該值遠(yuǎn)大于加裝管嘴增加的液流阻力所引嘴增加的液流阻力所引起的損失的水頭。起的損失的水頭。 因此，因此，同樣同樣H和和A的條的條件下，管嘴流量大于孔件下，管嘴流量大于孔口流量?？诹髁?。那么為了增大管嘴流量，是否真空值越大越好呢？那么為了增大管嘴流量，是否真空值越大越好呢？（1）如果真空值過大，）如果真空值過大，c-c斷面處壓力

49、過低斷面處壓力過低液體內(nèi)部將產(chǎn)生氣液體內(nèi)部將產(chǎn)生氣泡，泡，產(chǎn)生氣化現(xiàn)象產(chǎn)生氣化現(xiàn)象。（2）外部空氣也將經(jīng)過管嘴進(jìn)入真空區(qū)內(nèi)）外部空氣也將經(jīng)過管嘴進(jìn)入真空區(qū)內(nèi)產(chǎn)生水產(chǎn)生水股與管嘴脫離股與管嘴脫離想象想象。與孔口出流情況相同，并不與孔口出流情況相同，并不能達(dá)到增加流量的目的。能達(dá)到增加流量的目的。要保證圓柱形外管嘴的正常工作，必須滿足兩個(gè)條件：要保證圓柱形外管嘴的正常工作，必須滿足兩個(gè)條件：（1）最大真空度不能超過）最大真空度不能超過7m，即，即H=7/0.74=9.5m;（2）L=(34)D。說明：說明：太長(zhǎng)則會(huì)使阻力增加，變成短管；太長(zhǎng)則會(huì)使阻力增加，變成短管；太短，則液流尚未充滿管嘴就流出，

50、或者真空區(qū)域太接近管嘴太短，則液流尚未充滿管嘴就流出，或者真空區(qū)域太接近管嘴出口而被破壞。出口而被破壞。工程上為了增加孔口的泄水能力或?yàn)榱嗽黾庸こ躺蠟榱嗽黾涌卓诘男顾芰驗(yàn)榱嗽黾? (減少減少) )出口的速出口的速度，常采用不同的管咀形式度，常采用不同的管咀形式 管嘴的類型管嘴的類型大。流速系數(shù)和流量系數(shù)較其阻力損失最小，因而液流不發(fā)生收縮，似，體經(jīng)孔口出流的形狀相流線型管嘴的形狀與液流量的情況。的出流流速而不需要大縮管嘴常用于需要較大。圓錐形收常有第二次的逐漸收縮收縮外，在管嘴出口處液流的流，除了在管嘴進(jìn)出口）圓錐形收縮管嘴的出（情況；而出口斷面流速較小的一般用于要求流量較大擴(kuò)張嘴較為適宜

51、。在工程上，一般擴(kuò)張角取遭到破壞，越高，為了不使真空區(qū)擴(kuò)張角度越大，真空度度大于圓柱形外管嘴，）圓錐形擴(kuò)張嘴，真空說明：（)3(2751液流孔口和各種管嘴的出流系數(shù)液流孔口和各種管嘴的出流系數(shù) m/s45. 3m/s29. 6/44. 72)4(/0508. 02137. 0078545. 02137. 03tan21 . 0) 3(/0493. 0282. 02)2(/0373. 021 . 0078562. 02135. 0361 . 032332對(duì)圓錐形外管壁：對(duì)圓柱形外管嘴：對(duì)于薄壁孔口：流速的比較出口斷面直徑：量：求圓錐形擴(kuò)張管嘴的流：求圓柱形外管嘴的流量）求薄壁孔口的流量：（【解】

52、。，管嘴長(zhǎng)度面的距離為設(shè)孔口斷面形心點(diǎn)到液的流量及流速。和擴(kuò)張管嘴這三種情況求孔口、圓柱形管嘴的圓錐形擴(kuò)張管嘴，試安裝一個(gè)擴(kuò)張角圓柱形外管嘴或者的圓形孔口上安裝一個(gè)【例】在一個(gè)直徑為smgHsmgHgHAQmLDsmgHAgHAQsmgHgHAQmLmm第六節(jié)第六節(jié) 壓強(qiáng)沿程變化和水頭線的繪制壓強(qiáng)沿程變化和水頭線的繪制 用以下例子說明用以下例子說明總水頭線和測(cè)壓管水頭線的繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線的繪制。 v122gv222g管道突然縮小管道突然縮小總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v122gv222g管道突然放大管道突然放大總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v22gv22g管道中

53、的閥門管道中的閥門總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線 管道測(cè)壓管水頭線和總水頭線管道測(cè)壓管水頭線和總水頭線11H122334455ipi /v0hwiH10總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022g步驟步驟1 1：先定出不計(jì)能量損失的總水頭：先定出不計(jì)能量損失的總水頭11H122334455ipi /v0hwiH10總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022g步驟步驟2 2：定出管道末端的總水頭：定出管道末端的總水頭11H122334455ipi /v0hwiH10總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022g步驟步驟3 3：尋求最后一個(gè)局部損失處（：尋求最后一個(gè)局部損

54、失處（4 4）下游）下游11H122334455ipi /v0hwiH10總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022g步驟步驟4 4：計(jì)算：計(jì)算4545段的能量損失段的能量損失hf 4511H122334455ipi /v0hwiH10總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022g步驟步驟6 6：以管道末端總水頭線為基礎(chǔ)，在：以管道末端總水頭線為基礎(chǔ)，在4 4處向上量取處向上量取hf 45， 得得4-44-4斷面右側(cè)總水頭點(diǎn)斷面右側(cè)總水頭點(diǎn)11H122334455ipi /v0hwiH10總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022ghf 45步驟步驟6 6：以右側(cè)總水點(diǎn)起，再量取一個(gè)：以右側(cè)總水點(diǎn)起，再量取一個(gè)4 4處的局部水頭損處的局部水頭損 失，得到失，得到4-44-4斷面左側(cè)的總水頭點(diǎn)斷面左側(cè)的總水頭點(diǎn) 11H122334455ipi /v0hwiH10總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022ghf 45步驟步驟7 7：逐次向上游推進(jìn)，便可得到總水頭線：逐次向上游推進(jìn)，便可得到總水頭線11H122334455i