流體力學(xué)第5章管內(nèi)不可壓縮流體運(yùn)動(dòng)(參考版)
2025-05-02 06:16本頁(yè)面
【正文】 上式展開(kāi)后 ， 略去高階小項(xiàng) ， 可以得到： 根據(jù)環(huán)路內(nèi)的 條件 ， 得到： Vq?ih?2Vl Kqh ?2)( VViiii qqKhh ?????VViii qqKh ??? 20)( ???? ii hh?????? ??????ViiiViViiiViiiV qhhqqKhqKhq//2)2( 2。 ? ? 0Vq? ? 0lh 管網(wǎng) 計(jì) 算 管網(wǎng)計(jì)算可以分為以下三步： 第一步 ， 根據(jù)節(jié)點(diǎn) （ J） 流量平衡 ， 設(shè)定各管道內(nèi)流量 ， 選取流速并確定管徑； 第二步 ， 根據(jù)流量計(jì)算各管路流動(dòng)阻力 ， 一般來(lái)講 ， 初次試算時(shí)閉合回路內(nèi)的 ； 第三步 ， 對(duì)各管段流量增加一個(gè)校正值 ，使 接近于 0。 解：取 1 22兩液面列伯努利方程： 所以 ， 取 1 33兩液面列伯努利方程： 所以， 又 解得： 2121 ff hhzz ???gvdlhf 2211111 ??gvdlhf 2222222 ?? ?? vv3131 ff hhzz ??? ?? vv321321321 vvvdddqqq VVV ????????????????????????????smvsmqsmqsmvsmvVV//0 7 6 /2 5 //3333221 管網(wǎng) 計(jì) 算 定義： 工程中管道通常是相互連通的，某一管路出口的流體常常來(lái)自于其他管道，這種復(fù)雜管路稱為管網(wǎng)。 （ 2） 水力特征： ① 節(jié)點(diǎn)處流出與流入的流量平衡； 或 ② 沿一條干線上總水頭損失為各段水頭損失為各段水頭損失總和； ③ 節(jié)點(diǎn)處： 321 VVV qqq ?? 321 VVV qqq ??Cpz ?? ?例題： 某水罐 1液面高度位于地平面以上 z1＝60m，通過(guò)分支管把水引向高于地平面z2＝ 30m和 z3＝ 15m的水罐 2和水罐 3，假設(shè) l1=l2=l3=2500m, d1=d2=d3=, 各管的沿程阻力系數(shù)均為 λ＝ 。已知流體密度ρ=1000kg/m3,運(yùn)動(dòng)粘度 ν= 106m2/s 例 題 ： 解：相對(duì)粗糙度 先假設(shè)流動(dòng)都在湍流粗糙區(qū) 則查莫迪圖得： λ1=， λ2= 由 ，并先設(shè) 2??de0 0 2 6 1??de512211118dgqlh Vf ??? smq V /103331 ???mh f 2 4 8 0)0 1 (8 0 )0 0 (1 0 00 2 5 5221 ????????例 題 加大 qV1，再設(shè) smq V / 104103 333 331 ?? ?? ??? ???? sml dghq fV /) )(()8( 332/1522/12252222?????????? ???333321 ???? ???????????? VVVV qqqqsmq V /108 1 3 )2022 2 5 )( 8 2 1( 332/1522????????? ?mh f 8 2 1)0 1 (8 0 )0 0 3 (1 0 00 2 5 5221 ????????? ??? ???????? 33321 qqq例 題 以上結(jié)果已較好，用 Re數(shù)校驗(yàn)沿程阻力系數(shù)： 563111 ?????????????? dq V563112 108 1 3 ?????????????? dq V1?de51 ?? 0 2 5 ?? ?2?de52 ?? 0 2 5 ?? ?例 題 重設(shè) 至此，試算結(jié)束。 并 聯(lián) 管路 例 題 ： 并聯(lián)管路系統(tǒng)中 l1=100m， d1=15mm；l2=200m， d2=10mm， e=,總流量qV=4 103m3/s。 ? ????? VnVVVViV qqqqqq ?321lnllll hhhhh ????? ?32122 332 222 11 VnnVVVl qKqKqKqKh ????? ?122! KKqqVV ?2332 KKqqVV ? 3113 KKqqVV ?nmVmVnKKqq ?穿并聯(lián)管路的計(jì)算 串聯(lián)管路： 在多數(shù)情況下都是在流量已知的情況下，按合理流速來(lái)確定合理管徑，屬于第一類問(wèn)題的范疇，比較簡(jiǎn)單。 由于各并聯(lián)管的能量損失都相等 ， 所以 即并聯(lián)管中任意兩根管道的流量之比與它們阻抗平方根成反比 。 0?? Viq????? 321 VVVV qqqqknllll hhhhh ????? ? ?21 并 聯(lián) 管路 （ 1） 定義： 由不同直徑的管段首首相連尾尾相連而成的管路 。 其中 ， 進(jìn)為正 ， 出為負(fù) ， 它反映了連續(xù)性原理 。 因此： fjl hhh ??水柱mggvh GFBj 1 0 )(2)( 22 ???????? ????ggvdllhf 282)( 22 ?? ??? 排出吸入8 5 0 0Re ?? ?vd??de11 53 4)/2( 7/8 ?de 1 1 5 3 4Re3 0 0 0 ?? 1 6 ???mgh f 7 7 80 3 2 ?? 水柱mhhh fjl 8 8 7 0 ?????（ 3）取水池?cái)嗝?11及管路出口斷面 22，列伯努利方程： 可得泵的揚(yáng)程為： 則泵的有效功率為： whgvzHz ????2221mghgvzzH w 2212 ?????????WHqP V 8 0 0 ????? ? 管路及管網(wǎng)阻力 計(jì) 算 管路及管網(wǎng)阻力 計(jì) 算 串 聯(lián) 管路 （ 1） 定義 ：由不同管徑的管道 依次連接而成的管路 。 輸送液粘度 ， 密度 ， 吸入段長(zhǎng) 3m， 排出段長(zhǎng) 5m， 管徑 d=50mm， 管粗糙度 e=， 過(guò)濾器兩端接一水銀壓差計(jì) ， △ h=， 彎頭局部水頭損失系數(shù) 系統(tǒng)流量 求： （ 1） 過(guò)濾器局部損失系數(shù)； （ 2）全管路水頭損失； （ 3） 泵的揚(yáng)程以及有效功率 。 gvhj 221???180?? 0/ 21 ?dd 管道出口 損 失 當(dāng)速度為 v的流體經(jīng)管道末端出流到密閉容器或蓄水池，且容器或蓄水池容積很大以至于容器內(nèi)速度可以忽略不計(jì)時(shí)，流體流動(dòng)的動(dòng)能全部耗散在容器流體中，所以出口損失為： 當(dāng)速度為 v的流體出流到流速為 vc的流動(dòng)流體中，如流體體出流到下水道、汽輪機(jī)出水管出流到流動(dòng)水流中時(shí)，在水流出口處流線是平行的。如果是伸入型入口，流線收縮最劇烈，損失系數(shù)取決于管道伸入深度與管道直徑之比以及管道壁面厚度與管道直徑之比，對(duì)于非常薄的管道， ξ值約為 ~。 所以 ， 局部能量損失又可按下式計(jì)算： gvhj 22??gvdlh ej 22??dle?? ???dle ?Ndle ?gvNhj 22?? 管道 進(jìn) 口 損 失 試驗(yàn)表明， 如果管道入口處是流線型，進(jìn)入的流線幾乎沒(méi)有收縮，相應(yīng)的阻力系數(shù)很小。 局部阻力 損 失 局部水頭損失計(jì)算公式： ， ξ—— 局部水力摩阻系數(shù) 或： ， le—— 當(dāng)量長(zhǎng)度 le 稱為當(dāng)量長(zhǎng)度： hj相當(dāng)于 le長(zhǎng)度等徑管產(chǎn)生的沿程水頭損失 hf。 先設(shè) d=100mm， 查莫迪圖知 λ= 四氯化碳液柱mgph f 0 5 9 0 3 ?? ????? ?473 . 1
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