【正文】 對恒定流，有壓管道的水力計算 主要有下列幾種。 smAQv /40 1 0 9 2 ????mgv 22??mgvdlh f 98 000 2????? ?mgvh f )(22?????? ? ?% 8 ???Hh f31 （ 三 ） 按長管計算管道所通過的流量 根據(jù) 故按長管計算與短管計算所得流量相差 ，相對誤差為 。 根據(jù)（ 44） 式并且不考慮行近流速水頭 ， 則 局部損失共包括進(jìn)口損失和彎頭損失 。 lKQkhH f 22??28 例 71 如圖所示一簡單管道 ， 長 800m， 管徑為 ，水頭為 20m， 管道中間有二個彎頭 ， 每個彎頭的局部水頭損失系數(shù)為 ， 已知沿程阻力系數(shù) λ＝ ， 試求通過管道的流量 。 可近似認(rèn)為 當(dāng) v＜ ， 管流屬于過渡粗糙區(qū) ， hf約與流速 v的 。 它們綜合反映了管道斷面形狀 、 尺寸及邊壁粗糙對輸水能力的影響 。有 水利工程的有壓輸水管道水流一般屬于紊流的水力粗糙區(qū) ， 其水頭損失可直接按謝才公式計算 ， 用 則 令 ， 得 或 在水力學(xué)中 K稱為 流量模數(shù) 或特性流量 。 1??26 以上是按 短管 計算的情況。 2122222201???? whgvgvz ??02 ?v212110 2 ???? whgvzz ?24 因為 整理后可得管內(nèi)平均流速 通過管道的流量為 式中， 稱為管道系統(tǒng)的流量系數(shù)。 當(dāng)忽略行近流速時，流量計算公式變?yōu)? 0221 gHdlv????????????0221 gHAdlQ??? 02 gHAc?gvdlH2)(220 ???? ???????????dlc21gHAQ c 2??23 淹沒出流 管道出口淹沒在水下稱為淹沒出流。 自由出流 對 11斷面和 22斷面列能量方程 212222201???? whgvgvH ??02012 HgvH ?? ????? jfw hhh 2121 故 上式表明 ， 管道的總水頭將全部消耗于管道的水頭損失和保持出口的動能 。 第五節(jié) 有壓管流 20 一、 簡單管道水力計算的基本公式 簡單管道： 指管道直徑不變且無分支的管道。 復(fù)雜管道又可分為： 串聯(lián) 管道 、 并聯(lián) 管道 、 分叉 管道 、 均勻泄流 管道 。 有壓管中的恒定流： 有壓管中液體的運動要素不隨時間而變 ?？卓诔隽髋c管嘴出流 17 第四節(jié) 孔口的非恒定泄流 一、孔口自由非恒定出流，容器放水時間計算 結(jié)論 ：在變水頭情況下，等橫截面的柱形容器 放空 （或 充滿 ）所需的時間等 于在起始水頭 H1下按 恒定 情況流出液體所需時間的 兩倍 。 管嘴里的收縮斷面和 出口斷面可選作計算斷面。 用小孔口流量公式估 算大孔口出流流量時，誤差不大。薄壁孔口大孔口 d H? 0 1. Q f b H H? ( , , , )?1 2或由小孔口公式計算 已知該式中的其中三個變量，求另外一個變量，或同小孔口。 小孔口出流收縮斷面 可選作計算斷面。當(dāng)真空度達(dá)7m水柱以上時，液體發(fā)生汽化，對收縮斷面真空度的限制，決定了管嘴的作用水頭 H0 有一個極限值， H0 ≈9m。這就是相同直徑、相同作用水頭下的圓柱形 外管嘴的流量比孔口大的原因。 gh nj 22???—— 管嘴阻力系數(shù)，即管道銳緣進(jìn)口局部阻力系數(shù)，取 ； ?n?n?第三節(jié) 管嘴出流 14 圓柱形管嘴水流在收縮斷面處出現(xiàn)真空 ， 真空度 為： Hcappp ???????222222Hapgscggapcp ????????????????二、圓柱形外管嘴的真空 斷面 11與斷面 cc寫 能量方程 ： ??????? hgpgp acc ????2222??? ?1?? cAAc連續(xù)性方程 ,2 0gHn?? ? 212 )1()1( ???? ??cAAsc ??? n??? ，?第三節(jié) 管嘴出流 15 三、管嘴的種類 ? 圓柱形外管嘴 ? 圓錐形擴張管嘴 ? 圓柱形收縮管嘴 ? 流線型管嘴 結(jié)論 ： 圓柱形管嘴收縮斷面處 真空度 可達(dá) 作用水頭 的 。 13 結(jié)論 ：在相同水頭 H0的作用下，同樣斷面面積的管嘴的過流能力是孔口的 。 ??（ 2）小孔口出流的流量計算公式仍可用于估算大孔口出流的流量， 式中 H0應(yīng)為大孔口形心 C處的水頭 Hc。三個直 徑相等的薄壁孔口 3位于隔板上的不同位置，均 為完全收縮。 全部收縮 孔口又分 完善收縮 和 不完善收縮 ： ? 孔口在壁面上的位置對 ?的影響 孔口在壁面上的位置對收縮系數(shù) 有直接 的影響。 完善收縮 （ Perfect Contraction）： 凡孔口與相鄰壁面的距離大于同 方向孔口尺寸的 3倍（ l 3a 或 l 3b），孔口出流的收縮 不受距壁面遠(yuǎn)近 的影響 ，這就是完善收縮 (如 a) 。 ? 孔口邊緣 情況對 ?的影響 孔口邊緣情況對收縮系數(shù)會有影響： 薄壁 孔口的收縮系數(shù) 最小 （ ?=）， 圓邊 孔口收縮系數(shù) ?較大 ，甚至等于 1。 gs chH 2002)( ?? ?? ???第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 8 四、影響孔口出流流量系數(shù) ?的因素 在邊界條件中，影響 ?c的因素有：孔口形狀、孔口邊緣情況、孔口在壁面 上的位置三個方面。 1?s?當(dāng) 第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 H0 H1 1 1 2 2 H H2 v2 v1 g2222??g2 211??vc 7 001 1 220 gHgHc ?? ? ?? ?00 22 gHAgHAQ ??? ??? —— 孔口淹沒出流的流量系數(shù)，可取與自由出流時的流量系 數(shù)相同，即 。 列斷面 11與斷面 22的 能量方程 ??????? hHH gpgp c ??????2221222121