孔口、管嘴.ppt

教学基本要求 1、了解有压管流的基本特点。掌握孔口、管嘴的水力计算; 2、掌握短管(水泵、虹吸管)的水力计算方法; 3、了解复杂管道的特点和计算方法,重点掌握串联管道和并联管道的水力计算。 4、了解有压管道中的水击现象和水击传播过程。孔口出流:在贮水池、水箱等容器侧壁上开一孔口,水经孔口流出的水力现象。管嘴出流:在孔口上连接长度为 3-4倍孔径的短管,水流经此短管并在出口断面满管流出的水力现象。有压管流:流体沿管道满管流动的水力现象。 HHH 相同点:有压流动。孔口出流只有局部损失; 管嘴出流虽有沿程损失,但与局部损失相比很小,可以忽略。有压管流沿流动方向有一定的边界长度,水头损失包括沿程损失和局部损失。不同点: HHH §5-1 孔口出流具有尖锐的边缘,出流与孔壁仅接触在一条线上, 出流仅受局部阻力作用; 一、孔口分类: 1、按孔壁厚度和形状分类: 薄壁孔口: 非薄壁孔口: 孔壁厚度和形状使出流与孔壁接触不仅在一条线上,出流同时受局部阻力和沿程阻力作用。 H H/d ≥10,作用在小孔口面上所有各点水头可认为和形心点水头 H相等。 3、按孔口出流情况分类: 2、按薄壁孔口高度与水头 H的比值分类: 大孔口: 小孔口: H/d <10,大孔口的上部与下部各点水头有明显差别。自由出流: 淹没出流: 出流后直接流入大气出流后流入另一部分水体中 4、按流动情况分类: 完善收缩恒定出流非恒定出流 5、收缩分类: 不完善收缩当水流从孔口出流时,由于惯性作用,水流出孔口后有收缩现象, 出孔口后(1/2)d 处收缩完毕,这里过水断面称收缩断面。 A A c??ε-收缩系数,表示水流经孔口后的收缩程度 Ac -收缩断面面积; A -孔口面积若L 1>3a及L 2>3b,器壁对出流性质不发生影响,为完善收缩; 由实验知, ε与孔口位置距各侧壁的距离有关: 若L 1<3a及L 2<3b,器壁对出流将发生减弱收缩的现象,为不完善收缩。对1-1 断面 0, 11??g pHz?0,0??g ? hg vg vH???22 2200??对c-c 断面 g vh cw2 20??g vg vg ccc2 )(22 20 20 20???????? 00022 1 gH gH v c c?????? 01????? cψ称为孔口的流速系数,一般取α c=1 流量 00 0222 gH A gH A gH AQ c???????μ称为孔口流量系数。二、薄壁小孔口恒定自由出流流量计算 g vHH2 2000???H:孔口水头 H 0:作用水头 g v2 200?:行近流速水头实验测得孔口流速系数: φ= ~ 孔口的局部阻力系数: 06 .0 97 .0 11 1 22 0??????孔口的收缩系数: 64 .0/??AA c?孔口的流量系数: μ= ~ 三、薄壁小孔口恒定淹没出流取通过孔口形心的水平面为基准面,取上下游断面列能量方程: g vhhh csjjw2 )( 2021??????g vg vg vHHH cs2 )()22 ()( 20 222 211210?????????? 002 1gH v s c????流量 0022 gH A gH ??????孔口淹没出流的流量系数值与自由出流时一样, μ= h w包括经孔口的局部损失及水流自收缩断面突然扩大的局部水头损失。孔口淹没出流经孔口也会形成收缩断面 c-c ,然后扩大。 H 0为两容器内作用水头差。 whg vHg vH????22 222 211 2 1??