第五章孔口管嘴和有压管道流动 §5-1薄壁孔口的恒定出流√√ §5-2管嘴的恒定出流√ §5-3孔口、管嘴的非恒定出流 §5-4短管的水力计算√√ §5-5长管的水力计算 §5-6管网水力计算基础 善 KC<工
一、孔口、管嘴出流和有压管路的定义 孔口出流:容器壁上开孔,水经孔口流出的水力现象。 管嘴出流:在孔口上连接长为3-4倍孔径的短管。水经 短管并在出口断面满管流出的水力现象。 有压管流:水充满整个管道横断面,管内不存在自由 表面的流动。 二、孔口、管嘴出流和有压管路水力计算的区别 有压管流与孔口、管嘴出流在水力计算中的区别是: 前者必须考虑沿程水头损失,而后者不计沿程水头损失。 密 K工工开
§5-1薄壁孔口的恒定出流 薄壁孔口: 在容器壁上开一小孔,壁的厚 度对水流没有影响。孔壁与水流仅 在一条曲线上接触。 孔口分类:水头H不同,各点的出流 0 情况也不同。根据d/H比值的大小把 孔口分为大孔和小孔两类。 小机:日≤01小上各点水头取同一数值, 移 大孔:月>0.1大孔上各点水头不同。 若水头H不变,则称为恒定出流。 K工工
一、小孔口的自由出流 自由出流:孔口流出的水流如进入到空气中。 如图所示,箱中水流的流线自上游从各个 方向趋近孔口,由于水流运动的惯性,流线不 能成折角地改变方向,只能逐渐光滑、连续地 弯曲。因此,在孔口断面上各流线互不平行, 而使水流在出口后继续形成收缩,直至距孔口 约为d/2处收缩完毕,流线在此趋于平行,这一 断面称为收缩断面,如图5-1中的c-c断面。 推导孔口出流关系式: 选通过孔口形心的水平面为基准面,1-1和c-c为计算面, 列伯诺里方程: 西 H+B+a,-0+卫+ay y 2g y 2g K工工二工
水箱中的微小损失可以忽略,于是只是孔口的局部损失。 hut-e=h-5o2g 在自由出流且容器开口的情况下,P。P。,上式写为: 2g2g 2-a+28 H+a'。aV2+c1 令H,=H+g 代入得: 2g H。=a+)2g a+E2gH。=o2g7,20=on H。一一作用水头(有效水头),包括流速水头。P一一流速系数 1 p= :√a。+50V1+50 表示实际流速与理论流速之比。 KK
实验:薄壁小孔流速系数0=0.97-0.98 则局部阻力系数为。=-1=。 -1=0.06 02 0.972 孔口出流量:2=A'。=A,pV2gH。 但是,A的存在对计算流量很不方便,设法用孔的面积 A来代替。 令Ac/A=e,称为收缩系数,g0.63-0.64。 则Q=ApV2gH。=AV2gH。 —孔的流量系数,表示实际流量与理论流量之比, u=80=0.62。 K工工工
二、小孔口的淹没出流 淹没出流—孔口流出的水流不是流入空气,而是进入到另 一部分水体中,致使孔口淹没在下游水面之下。 孔口断面上各点的有效水头是一致的,且都等于上下游 水位差,所以在这种情况下,可不分大孔和小孔。 以下游水池的水面为基准面,取符合渐变 流条件的1-1断面、2-2断面列能量方程。 H,++a=H,+P+a,+h. 2 而么三点0+2第 一水流经孔口的局部阻力系数, 善一水流由孔口流出后扩大的局部阻力系数。 K工工Σ江