【正文】 11HHHppp a ???? 2121 ，令 ggHH 220222211 ???? ???且： gs chH 2002)( ?? ?? ???則 0?式中： —— 水流經(jīng)孔口的局部阻力系數(shù)， s? —— 水流由孔口流出后突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)，有 2)1( ??cs AA? 。圓形小孔口在 Re很大的時(shí)候， 流速系數(shù) ，流徑小孔口的局部阻力系數(shù) 。 ? 薄壁小孔口恒定自由出流的流速與 流量計(jì)算 水箱中的微小水頭損失可忽略不計(jì)，則有 hw=hj=?0?c2/2g。 4 二、薄壁小孔口恒定自由出流 ? 收縮斷面與收縮系數(shù) 收縮系數(shù)： 是指收縮斷面面積與孔口斷面面 積之比，以 ?表示。 ? 恒定出流、非恒定出流 第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 ? 自由出流、 淹沒出流 淹沒出流（ Submerged Discharge） ：若經(jīng)孔口流出的水流不是進(jìn)入 空氣，而是 流入下游水體 中，致使孔口淹沒在下游水面之下，這種情 況稱為淹沒出流。 ? 大孔口、 小孔口 pa H d 第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 3 恒定出流（ Steady Discharge）： 當(dāng)孔口出流時(shí)，水箱中水量如能得到源源不斷的補(bǔ)充，從而使孔口的 水頭不變 ，此時(shí)的出流稱為恒定出流。 pa H d 第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 2 小孔口（ Small Orifice ） ： 當(dāng)孔口直徑 d（或高度 e）與孔口形心以 上的水頭高度 H的比值小于 ，即 d/H，可認(rèn)為孔口射流斷面上的各點(diǎn)流速相等， 且各點(diǎn)水頭亦 相等 ，這時(shí)的孔口稱為小孔口。1 第七章 孔口及管嘴出流和有壓管流 ? 薄壁孔口（ Thin wall Orifice）：當(dāng)孔口具有 銳緣 時(shí)，孔壁與水流僅在一條周線上接觸，即孔口的壁厚 對(duì)出流并不發(fā)生影響。這種孔口叫做薄壁孔口 一、概念 ? 孔口出流 （ Orifice Discharge） ： 在容器壁上開孔 ， 水經(jīng)孔口流 出的水力現(xiàn)象就稱為孔口出流 。 大孔口（ Big Orifice） ：當(dāng)孔口直徑 d（或高度 e）與孔口形心以上的水頭高 H的比值大于 ，即 d/H，需考慮在孔口射流斷面上各點(diǎn)的水頭、壓強(qiáng)、速度沿孔口高度的 變化 ，這時(shí)的孔口稱為大孔口。 非恒定出流（ Unsteady Discharge） ： 當(dāng)孔口出流時(shí)，水箱中水量得不 到補(bǔ)充，則孔口的 水頭不斷變化 ，此時(shí)的出流稱為非恒定出流。 自由出流（ Free Discharge） ：若經(jīng)孔口流出的水流 直接進(jìn)入空氣 中， 此時(shí)收縮斷面的壓強(qiáng)可認(rèn)為是大氣壓強(qiáng)，即 pc = pa ，則該孔口出流稱 為孔口自由出流。 ?? AA c?斷面 00和收縮斷面 CC，列 能量方程 ????? hHgg cc ???? 222200 0根據(jù)試驗(yàn)資料，收縮斷面直徑 dc=。 H0 0 0 c c pa H d g2200??第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 5 ? —— 流速系數(shù)， ，是收縮斷面的實(shí)際流體流 速 vc對(duì)理論流體流速 的比值。 00 111 ???? ?? ??c02gH?? ??? ??則有： 001 1 220 gHgHc ?? ? ?? ?00 22 gHAgHAAQ cc ???? ???? —— 孔口的流量系數(shù)， ，對(duì)于薄壁小孔口： ??? ?? ????? ???令 200 ??? cgHH ??? ，gcH 2002)1( ????則 0H—— 作用水頭（包括行進(jìn)流速）； 式中： 0? —— 水流經(jīng)孔口的局部阻力系數(shù)； 第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 6 三、小孔口的淹沒出流 說明 ：小孔口淹沒出流時(shí)的 作用水頭 全部轉(zhuǎn)化為水流流經(jīng)孔口和從孔口流 出 后突然擴(kuò)大的局部水頭損失。 cAA??時(shí)， 。 ??式中： 注意 ： 自由出流 時(shí)，水頭 H系 水面至孔口形心的深度 ； 淹沒出流 時(shí)，水頭 H值系孔口 上、下游水面高差 。 ? 孔口形狀 對(duì) ?的影響 實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于小孔口，不同 形狀 孔口的流量系數(shù) 影響不大 。 第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 9 全部收縮孔口 （ Full Contrastive Orifice）： 當(dāng)孔口的全部邊界都不與相鄰的容器底邊和側(cè)邊 重合時(shí)，孔口出流時(shí)的 四周流線都發(fā)生收縮 ，這種 孔口稱為全部收縮孔口 (如 a,b) 。 不完善收縮 ( NonPerfect Contraction) ：不滿足上述條件的孔口出流 為 不完善收縮 (如 b) 。 c d a a l3a b b 第一節(jié) 薄壁小孔口恒定出流 10 什么是小孔口、大孔口？各有什么特點(diǎn)？ 小孔口自由出流與淹沒出流的流量計(jì)算公式有何不同？ 影響孔口出流流量系數(shù) ?的因素有哪些？影響較大的因 素為哪個(gè)？ H h 1 2 3 水位恒定的上、下游水箱，箱內(nèi)水深為 H和 h。問：三孔口的流量是否相等？為什么？ 若下游水箱無水，情況又如何？ 1=2， 3不等； 三孔不等 11 第二節(jié) 薄壁大孔口自由出流 設(shè)孔口是 直壁矩形 ： dHgHbgHdAdQ 22 ?? ??在整個(gè)大孔口上積分得 大孔口流量公式 ： )(22 2/312/323221 HHgbdHgHbQ HH ???? ?? 注意 ：（ 1）大孔口的收縮系數(shù)較小孔口大， 故流量系數(shù) ?c亦較小孔口大 但在工程中，仍采用 。 b H dH Hc c c H1 H2 u 12 第三節(jié) 管嘴出流 一、圓柱形外管嘴的恒定出流 H0 0 0 c c H g2200??Pa 1 1 vC v0 v 設(shè)水箱水位保持不變，表面為大氣壓強(qiáng)，管嘴為 自由出流 ，則由斷面 00與 11的 能量方程 得： jgg hHH ???? 2202200 ????001 22 gHgH nn ?? ?? ?? ?00 22 gHAgHAQ nn ?? ??? 管嘴出流（ Nozzle Discharge） ： 流體流經(jīng) 外管嘴 并在出口斷面 上形成 滿管流 的水力現(xiàn)象稱為管嘴出流。 n? ?? nn ??—— 管嘴流量系數(shù)，因出口無收縮， n? 11 ??? ?? nn ???—— 管嘴流速系數(shù)， 圓柱形外管嘴的 正常工作條件 是： （ 1） 作用水頭 （ 2） 管嘴長(zhǎng)度 ?Hdl )4~3(?式中： jh—— 管嘴的局部水頭損失，等于進(jìn)口損失與收縮斷面后的擴(kuò)大 損失之和（忽略管嘴沿程水頭損失），即 。相當(dāng)于把管 嘴的作用水頭增大了 75%。作用水頭 H0愈大，收縮斷面的真空度愈大。 第三節(jié) 管嘴出流 Hp ???7m16 水 流 流 態(tài) 判 別 標(biāo) 準(zhǔn) 問 題 類 型 備 注小孔口 d H? 0 1. Q f d H z? ( , , )?0