【正文】 前進(jìn) 167。 孔口出流 167。 管 嘴出流 167。 短管的水力計(jì)算 167。 長管的水力計(jì)算 167。 有 壓管路中的水擊 【 教學(xué)基本要求 】 【 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 】 回到總目錄 教學(xué)基本要求 ? 了解有壓管流的基本特點(diǎn)，掌握管流分為長管流動(dòng)和短管流動(dòng)的條件。 ? 掌握簡單管道的水力計(jì)算和測壓管水頭線、總水頭線的繪制，并能確定管道內(nèi)的壓強(qiáng)分布。 ? 了解復(fù)雜管道的特點(diǎn)和計(jì)算方法。 ? 了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) ? 掌握長管、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)； ? 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，導(dǎo)出了水力學(xué)的基本方程 —— 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、明渠恒定流及水工建筑物的水力計(jì)算等。本章討論的重點(diǎn)是有壓管中恒定流的水力計(jì)算。即短管（水泵裝置、虹吸管、倒虹吸管）、長管的水力計(jì)算和測壓管水頭線和總水頭線的繪制。 有壓管道：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：有壓管中液體的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。 根據(jù)管道的組成情況我們把它分為簡單管道和復(fù)雜管道 。 簡單管道 是 指直徑和流量沿流程不變的管 道； 復(fù)雜管道 是指由兩根以上管道組成的管道系統(tǒng) 。 復(fù)雜管道又可以分為串聯(lián)管道 、 并聯(lián)管道 、 分叉管道 、 沿程泄流管和管網(wǎng) 。 基本知識(shí)點(diǎn) 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計(jì)的管道； 長管 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，在計(jì)算中可以忽略的管道為，一般認(rèn)為（局部水頭損失 +流速水頭）＜ 10%的沿程水頭損失，可以按長管計(jì)算。 需要注意的是：長管和長管不是完全按管道的長短來區(qū)分的。將有壓管道按長管計(jì)算，可以簡化計(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) 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。 167。 孔口出流 ? 液體經(jīng)容器壁上孔口流出的水力現(xiàn)象。 ? 孔口分類： ? 大孔口 H/d＜ 10 ? 小孔口 H/d≥10 ? 流動(dòng)分類：恒定和非恒定出流 ? 出流分類：自由出流和淹沒出流 ? 收縮分類：完善收縮和不完善收縮 ? 薄壁小孔口恒定出流 ? 薄壁 ：出孔水流與孔壁僅在周線上接 ? 觸，即孔壁厚度對(duì)出孔水股沒有影響。 ? 小孔口 ： H/d10 ? 1)小孔口的自由出流 ? pc=pa=0 ? ? 薄壁小孔口自由出流的基本公式 gvhhjw 2220???gvgvH cc 2)(220200??? ???000221 gHgHvcc ??????00 22 gHAgHAAvQ cc ??? ???薄壁小孔口出流的各項(xiàng)系數(shù) ? ① 流速系數(shù) ? 實(shí)驗(yàn)測得孔口流速系數(shù) = ～ 。 ? ② 孔口的局部阻力系數(shù) ζ 0 , ? ③ 孔口的 收縮系數(shù) ? ④ 孔口的 流量系數(shù) μ ， μ =ε 。 ? 對(duì)薄壁小孔口 μ = ～ 。 00 111???? ???? c? 111 220 ???? ???? AA c?? 2）淹沒出流 ? 當(dāng)出孔水流淹沒在下游水面之下。 孔口淹沒出流的流速和流量 均與孔口的淹沒深度無關(guān)， 也無 “ 大 ” 、 “ 小 ” 孔口的區(qū)別。 00 22 gHAgHAAvQ cc ??? ???gvgvHH222222110?? ???3）小孔口的收縮系數(shù)及流量系數(shù) ? 實(shí)驗(yàn)證明 ， 不同形狀小孔口的流量 ? 系數(shù)差別不大 ， 但孔口邊緣情況對(duì) ? 收縮系數(shù)會(huì)有影響 ， 薄壁孔口的收 ? 縮系數(shù) ε 最小 ， 圓邊孔口收縮系數(shù) ? ε 較大 ， 甚至等于 1。 孔口在壁面上 ? 的位置 ， 對(duì)收縮系數(shù) ε 有直接影響 ， 不完善收縮孔口的流量系數(shù) μ c大于完善收縮的流量系數(shù) μ 。 薄壁小孔口各項(xiàng)系數(shù) 收縮系數(shù) ε 阻力系數(shù) ζ 流速系數(shù) φ 流量系數(shù) μ 0 .6 4 0 .0 6 0 .9 7 0 .6 2 孔口非恒定出流 ? 如容器水面隨時(shí)間變化，孔口的流量 ? 也會(huì)隨時(shí)間變化，稱為變水頭出流或 ? 非恒定流。 dtghAQ d t 2??dhQ d t ??? dhdtghA ???2?hdhgAdt2????hdhgAtHH 221???? ?? ① 當(dāng)容器為柱體， Ω =常數(shù)，則有： ? ②當(dāng) H1=H， H2=0，即得容器 “ 泄空 ” (水面降至孔口處 )所需時(shí)間 ? 變水頭出流時(shí)容器 “ 泄空 ” 所需要的時(shí)間，等于在起始水頭 H作用下恒定出流流出同體積水所需時(shí)間的二倍。 ? ?2122 HHgAt ????m a x22222QVgHAHgAHt ???????167。 管嘴出流 ? 在孔口接一段長l=(3～ 4)d的短管，液流經(jīng)過短管并充滿出口斷面流出的水力現(xiàn)象。 ? 根據(jù)實(shí)際需要管嘴可設(shè)計(jì)成： ? 1）圓柱形：內(nèi)管嘴和外管嘴 ? 2）非圓柱形：擴(kuò)張管嘴和 收縮管嘴。 ? 圓柱形外管嘴恒定出流 whgvgvH ???222200 ??00 221 gHgHvnn??? ???gvhnw 22???管嘴的流量系數(shù) ? 管嘴阻力系數(shù) ζ n= ? 管嘴流速系數(shù) ? 管嘴流量系數(shù)，因出口無收縮 μ n=φ n= ? 顯然 μ n= 。 可見在相同條件，管嘴的過流能力是孔口的 。 11 ?????nn ???2．圓柱形外管嘴的真空 ? 孔口外面加管嘴后，增加了阻力，但是流量反而增加，這是由于收縮斷面處真空的作用。 ? 對(duì)圓柱形外管嘴 ： ? α =1， ε =， φ = jcc hgvgvp ???2222 ??? vvAAvcc ?1??gvgvvpsec22292222????? ???? 0222 11 Hp c ?????? ?????????????? ????? Hp c ???圓柱形外管嘴的正常工作條件 ?收縮斷面的真空是有限制的，如長江中下游地區(qū)，當(dāng)真空度達(dá) 7米水柱以上時(shí)，由于液體的壓強(qiáng)低于飽和蒸汽壓時(shí)會(huì)發(fā)生汽化 。 ?圓柱形外管嘴的正常工作條件是： (1)作用水頭 H0≤ 9米； (2)管嘴長度 l=(3～ 4)d。 3）其他形式管嘴 ? 工程上為了增加孔口的泄水能力或?yàn)榱嗽黾?(減少 )出口的速度，常采用不同的管咀形式 ? (1)圓錐形擴(kuò)張管嘴 （ θ =5～ 7176。 ） ? (2)圓錐形收斂管嘴 （較大的出口流速 ） ? (3)流線形管嘴 （阻力系數(shù)最小 ） 孔口、管嘴的水力特性 167。 簡單短管中的恒