1、第一節(jié)第一節(jié) 孔口出流孔口出流第二節(jié)第二節(jié) 管嘴出流管嘴出流第三節(jié)第三節(jié) 短管的水力計(jì)算短管的水力計(jì)算第四節(jié)第四節(jié) 長(zhǎng)管的水力計(jì)算長(zhǎng)管的水力計(jì)算第五節(jié)第五節(jié) 有壓管道中的水擊有壓管道中的水擊【教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求】3 3 了解了解復(fù)雜管道復(fù)雜管道的特點(diǎn)和計(jì)算方法。的特點(diǎn)和計(jì)算方法。 1 1 掌握掌握有壓管流有壓管流基本特點(diǎn)：長(zhǎng)管、短管流動(dòng)的條件。基本特點(diǎn)：長(zhǎng)管、短管流動(dòng)的條件。 2 2 掌握掌握簡(jiǎn)單管道簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算和水頭線的繪制：管道內(nèi)壓強(qiáng)分布。水力計(jì)算和水頭線的繪制：管道內(nèi)壓強(qiáng)分布。 4 4 了解有壓管道的了解有壓管道的水擊水擊現(xiàn)象、分類和直接水擊壓強(qiáng)計(jì)算?，F(xiàn)象、分類和直接水擊壓強(qiáng)計(jì)

2、算。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 孔口出流、管嘴出流與有壓管流是工程中最常見(jiàn)的流動(dòng)現(xiàn)象，研究這三種流動(dòng)現(xiàn)象的基本特性與計(jì)算方法具有重要的工程實(shí)際意義。本章重點(diǎn)掌握簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算。 (1)(1)孔口出流孔口出流：給排水工程中的取水孔口、泄水孔口中的水流，：給排水工程中的取水孔口、泄水孔口中的水流， 通風(fēng)工程中通過(guò)門、窗氣流，某些流量量測(cè)設(shè)備中通風(fēng)工程中通過(guò)門、窗氣流，某些流量量測(cè)設(shè)備中 的流動(dòng)；的流動(dòng)； (2)(2)管嘴出流管嘴出流：消防水槍、水力機(jī)械化施工用的水槍；消防水槍、水力機(jī)械化施工用的水槍； (3)(3)管道流管道流：市政建設(shè)、給水排水、采暖通風(fēng)、交通運(yùn)輸、市政建設(shè)、給水排水、采暖通風(fēng)、

3、交通運(yùn)輸、 水利水電等工程中最常見(jiàn)的流動(dòng)。水利水電等工程中最常見(jiàn)的流動(dòng)。 1、孔口出流、孔口出流容器壁上開(kāi)孔，流體經(jīng)容器壁上所開(kāi)容器壁上開(kāi)孔，流體經(jīng)容器壁上所開(kāi) 小孔流出的水力現(xiàn)象，稱孔口出流。小孔流出的水力現(xiàn)象，稱孔口出流。2、管嘴出流、管嘴出流在孔口上對(duì)接長(zhǎng)度為在孔口上對(duì)接長(zhǎng)度為3-4倍孔徑的短管，流倍孔徑的短管，流體經(jīng)容器壁上所接短管流出的水力體經(jīng)容器壁上所接短管流出的水力 現(xiàn)象，現(xiàn)象，稱管嘴出流。稱管嘴出流。一、概念一、概念（3）能量損失計(jì)算式。）能量損失計(jì)算式。 （1）能量方程；）能量方程；（2）總流的連續(xù)性方程；）總流的連續(xù)性方程； 二、任務(wù)：二、任務(wù)： 計(jì)算過(guò)流量計(jì)算過(guò)流量Q。三

4、、依據(jù)：三、依據(jù)：一、孔口出流分類一、孔口出流分類1、按、按 e 與與H 的關(guān)系：的關(guān)系：101He101He eH小孔口：大孔口：2、按孔口的作用水頭是否穩(wěn)定：、按孔口的作用水頭是否穩(wěn)定：自由式出流；自由式出流；淹沒(méi)式出流。淹沒(méi)式出流。厚壁孔口出流。厚壁孔口出流。 薄壁孔口出流；薄壁孔口出流；恒定孔口出流；恒定孔口出流；非恒定孔口出流。非恒定孔口出流。3、按出流后周圍的介質(zhì)情況：、按出流后周圍的介質(zhì)情況：4、按孔壁對(duì)出流的影響：、按孔壁對(duì)出流的影響：H列列A-A、C-C斷面能量方程斷面能量方程222222CCCAAACpvvpvzzgggggaCpp gvgvgppzzCAaACA21222

5、H0自由出流的作用水頭自由出流的作用水頭二、薄壁小孔口恒定自由出流二、薄壁小孔口恒定自由出流 gvHC2120物理意義：促使流體克服阻力，流入大氣的全部能量物理意義：促使流體克服阻力，流入大氣的全部能量特例自由液面：特例自由液面：PA=Pa，液面恒定：，液面恒定：vA=0HzzHCA0收縮斷面流速收縮斷面流速002211gHgHvC孔口的流速系數(shù)，孔口的流速系數(shù)，=0.97?？卓诹髁靠卓诹髁?022gHAgHAAvAvQCCC面積收縮系數(shù)AAC620.流量系數(shù)全部收縮（完善收縮、不完善收縮）全部收縮（完善收縮、不完善收縮）部分收縮（不完善收縮）部分收縮（不完善收縮）CgHvf f 20gHAQ

6、 20ff CAA CCa ax xf f 1其中：其中：1、流量公式：、流量公式：=0.97=0.62；=0.64；對(duì)薄壁圓形完善收縮小孔口：對(duì)薄壁圓形完善收縮小孔口：結(jié)論結(jié)論列上下游液面能量方程21112pvzggse=1突然擴(kuò)大阻力系數(shù)222121212122CvppvvzzgggH0淹沒(méi)出流的作用水頭2012CvHg222222222CCsevvpvzgggg三、薄壁小孔口恒定淹沒(méi)出流三、薄壁小孔口恒定淹沒(méi)出流物理意義：促使流體克服阻力流入到下游的全部能量物理意義：促使流體克服阻力流入到下游的全部能量特例：特例：P1= P2=Pa，v1= v2 =0HzzH210收縮斷面流速收縮斷面流

7、速001221CvgHgHf孔口流量孔口流量02gHAAvAvQCCCC與自由出流一致與自由出流一致H0與孔口位置無(wú)關(guān)與孔口位置無(wú)關(guān)02gHAQ1、流量公式：、流量公式：2、自由式與淹沒(méi)式對(duì)比：、自由式與淹沒(méi)式對(duì)比：1 公式形式相同；公式形式相同；2 、基本相同，但基本相同，但 H0不同；不同； 3 自由出流與孔口的淹沒(méi)深度有關(guān)，自由出流與孔口的淹沒(méi)深度有關(guān)， 淹沒(méi)出流與上、下游水位差有關(guān)。淹沒(méi)出流與上、下游水位差有關(guān)。結(jié)論結(jié)論Hv0zv0v2H0= H +2gv02自由式：自由式：淹沒(méi)式：淹沒(méi)式：H0=z+2gv022gv22 考考你：請(qǐng)寫出圖中兩個(gè)孔口Q1和Q2的流量關(guān)系式（A1=A2)。

8、圖1：Q1 Q2；圖2：Q1 Q2。（填、 1 公式形式相同，但系數(shù)不同：公式形式相同，但系數(shù)不同：孔口：孔口： =0.62 =0.97 =0.64管嘴：管嘴： =0.82 =122 H H0 0 相同時(shí)，若相同時(shí)，若A A 也相同，則管嘴出流是孔口出流也相同，則管嘴出流是孔口出流 量的量的1.321.32倍。倍。gvgvpgvpaccc2222222222+=+xagag二、二、 收縮斷面的真空收縮斷面的真空1 1 對(duì)對(duì)CC，22 列方程：列方程：gvvc2)(22-=2hj2= xv222g2c2v0Hcv可作為突然擴(kuò)大處理可作為突然擴(kuò)大處理2221vvAAvcc2222111cAA022

9、gHvn0222222211211Hgvgppgpncccavaaaa=075.0Hpvg在在 CCCC處形處形成成 0.750.75H H0 0 真空度。真空度。2 2 真空計(jì)算：真空計(jì)算：H0 9 mH0O水柱；水柱；L（34）d。 水柱時(shí)，管內(nèi)液體水柱時(shí)，管內(nèi)液體p pv v 7 7m Hm H0 0O O實(shí)驗(yàn)證明：實(shí)驗(yàn)證明：將氣化，吸入空氣，破壞真空。將氣化，吸入空氣，破壞真空。三、圓柱形外接管嘴三、圓柱形外接管嘴 正常工作的條件：正常工作的條件：?jiǎn)栴}：?jiǎn)栴}：孔口、管嘴若作用水頭和直徑孔口、管嘴若作用水頭和直徑d相同相同 時(shí)，下列那些是正確的：時(shí)，下列那些是正確的： A.Q孔Q嘴，u孔

10、u嘴； B.Q孔u(yù)嘴；C.Q孔Q嘴，u孔u(yù)嘴； D.Q孔Q嘴，u孔u(yù)嘴。 例：水箱中用一帶薄壁孔口的板隔開(kāi)，孔口及兩出流例：水箱中用一帶薄壁孔口的板隔開(kāi)，孔口及兩出流管嘴直徑均為管嘴直徑均為d=100mm，為保證水位不變，流入水箱，為保證水位不變，流入水箱左邊的流量左邊的流量Q=80L/s，求兩管嘴出流的流量，求兩管嘴出流的流量q1、q2。解：設(shè)孔口的流量為解：設(shè)孔口的流量為q212hhgAq62. 0對(duì)管嘴對(duì)管嘴1112ghAq82. 012222ghAq82. 02連續(xù)性方程連續(xù)性方程21qqQ2qq 解得解得sLq/501sLq/302特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）流體充滿整個(gè)過(guò)流斷面；）流體充

11、滿整個(gè)過(guò)流斷面；（2 2）流體在壓力下流動(dòng)。）流體在壓力下流動(dòng)。（3 3）能量損失計(jì)算。）能量損失計(jì)算。 （1 1）連續(xù)性方程；）連續(xù)性方程；（2 2）能量方程；）能量方程；1 1、有壓管流是工程中常見(jiàn)的典型流動(dòng)之一。、有壓管流是工程中常見(jiàn)的典型流動(dòng)之一。2 2、分析有壓管流的依據(jù)：、分析有壓管流的依據(jù)：3 3、有壓管流分類：、有壓管流分類：（1 1）按局部損失所占比重，可分為）按局部損失所占比重，可分為 ：短管短管局部損失、速度水頭均不可忽略的管路。局部損失、速度水頭均不可忽略的管路。長(zhǎng)管長(zhǎng)管局部損失、速度水頭均可忽略（或按沿局部損失、速度水頭均可忽略（或按沿 程損失的一定比例計(jì)入）。程損失

12、的一定比例計(jì)入）。L 1 公式形式一致；公式形式一致；2 2 H H0 0意義不同：意義不同：自由式自由式與與淹沒(méi)式淹沒(méi)式二者比較：二者比較：自由式自由式出口斷面形心點(diǎn)的總作用水頭。出口斷面形心點(diǎn)的總作用水頭。 淹沒(méi)式淹沒(méi)式上、下游過(guò)流斷面總水頭差。上、下游過(guò)流斷面總水頭差。淹沒(méi)式：淹沒(méi)式：gvgvHH222222000aaH0= H +2gv02自由式：自由式：三、水頭線繪制。三、水頭線繪制。測(cè)壓管水頭線終止端：測(cè)壓管水頭線終止端： 1.1.自由出流時(shí)自由出流時(shí) 管軸上；管軸上； 2.2.淹沒(méi)出流時(shí)淹沒(méi)出流時(shí) 自由液面上。自由液面上。 注：若沿程流速不變是均勻流時(shí)，測(cè)壓管水頭線與總水注：若沿

13、程流速不變是均勻流時(shí)，測(cè)壓管水頭線與總水頭線平行。頭線平行。 問(wèn)題問(wèn)題1 1：圖示兩根完全相同的長(zhǎng)管道，只是安裝高度不同，：圖示兩根完全相同的長(zhǎng)管道，只是安裝高度不同， 兩管道的流量關(guān)系為：兩管道的流量關(guān)系為： （C C） A.Q1Q2； C.Q1=Q2； D.不定問(wèn)題問(wèn)題2 2：已知一水箱外接一長(zhǎng)：已知一水箱外接一長(zhǎng)L L的短管，自由出流時(shí)如圖的短管，自由出流時(shí)如圖A A，其流量為其流量為Q Q1 1；淹沒(méi)出流時(shí)如圖；淹沒(méi)出流時(shí)如圖B B，其流量為，其流量為Q Q2 2，則，則Q Q1 1與與Q Q2 2的關(guān)系為：的關(guān)系為： （A A ）A.Q1=Q2； B.Q1Q2； C.Q11000 d

14、特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1） 局部損失、流速水頭可忽略；局部損失、流速水頭可忽略；（2）總水頭線與測(cè)壓管水頭線合。）總水頭線與測(cè)壓管水頭線合。H總水頭線與測(cè)壓總水頭線與測(cè)壓管水頭線管水頭線22528 alQlQdg=pl22gvdlfhH=l一、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算一、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算1 1、計(jì)算式：、計(jì)算式：H24dQv2 2、比阻、比阻a a的計(jì)算：的計(jì)算： a= f ( d ，)管道比阻管道比阻 在實(shí)際工程中，有壓管流多在在實(shí)際工程中，有壓管流多在紊流粗糙區(qū)紊流粗糙區(qū)和和過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū) ，故可按下列方法計(jì)算，故可按下列方法計(jì)算 a a值。值。 土木工程中通用的公式（謝才公式）：土木工程中通用的公式（

15、謝才公式）：21/312.693gnd可以制成表，查表求得可以制成表，查表求得a a。阻力平方區(qū)阻力平方區(qū)紊流過(guò)渡區(qū)紊流過(guò)渡區(qū)25.3310.3nad二、串聯(lián)管路二、串聯(lián)管路由數(shù)段管徑不同的管段首、尾相接所聯(lián)成的管路。由數(shù)段管徑不同的管段首、尾相接所聯(lián)成的管路。1、裝置：、裝置：q1q2hf hf2 hf3 總水頭線、總水頭線、測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線 2 2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：3 3全部的能量用于管路消耗全部的能量用于管路消耗1 1可按長(zhǎng)管計(jì)算；可按長(zhǎng)管計(jì)算；2 2總水頭線為數(shù)條折線；總水頭線為數(shù)條折線；3 3、計(jì)算：、計(jì)算：（1 1）流量：）流量：符合連續(xù)性方程，即符合連續(xù)性方程，即流入流入節(jié)

16、點(diǎn)的流量節(jié)點(diǎn)的流量等于等于流出流出節(jié)點(diǎn)的流量。節(jié)點(diǎn)的流量。H = hfi =ai liQi 2 =Si Qi 2 即：即：總損失等于各段損失之和?？倱p失等于各段損失之和。（2 2）水頭：）水頭：iiqQQqQQqQQ1i232121一般式：式中式中 Si為管段的抗阻，為管段的抗阻，Si= ai li。4 4、應(yīng)用、應(yīng)用（1 1）已知：）已知： Q i ，di ， li ， qi 。求：求： H H三類水力問(wèn)題的解決三類水力問(wèn)題的解決校核計(jì)算校核計(jì)算方法方法： H = hf i校核計(jì)算，擴(kuò)建工程校核計(jì)算，擴(kuò)建工程求：求：各管段的流量各管段的流量 Qi 。（2 2）已知：）已知：H , di ,

17、Li , qi 。1 1 管段較少時(shí)，可直接利用管段較少時(shí)，可直接利用 H、Q 公式，公式，2 2 管段較多時(shí)，可利用試算法：管段較多時(shí)，可利用試算法： 方法：方法：列方程組。列方程組。 nif nllHh 設(shè)末端管路：設(shè)末端管路：i l H 全段平均坡降：全段平均坡降：末端流量：末端流量：驗(yàn)算：驗(yàn)算：hfi ai li Qi2 （？）（？）nnfnnlahQ 再依次推再依次推 算前段各算前段各流量。流量。如不合適，再調(diào)如不合適，再調(diào)整整 hfn，重復(fù)以上重復(fù)以上步驟，直至合適。步驟，直至合適。（3 3）已知：）已知： H , Q（或各管段或各管段Qi，qi） ， di , L i 。求：求：

18、 某一管段的某一管段的 dx。擴(kuò)建或返修擴(kuò)建或返修方法：方法：1 1 先計(jì)算已知各段：先計(jì)算已知各段： hfi =ai liQi 2 4 4 最后選擇標(biāo)準(zhǔn)管徑。最后選擇標(biāo)準(zhǔn)管徑。3 3 再求再求 dx ( (試算、輔助曲線試算、輔助曲線) )。 2 2 再計(jì)算所求段：再計(jì)算所求段：hfx = Hhfi AB123三、并聯(lián)管路三、并聯(lián)管路在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間并設(shè)幾條管段。在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間并設(shè)幾條管段。1 1、裝置：、裝置：（1 1）增加了供水的可靠性；）增加了供水的可靠性；（2 2）兩節(jié)點(diǎn)間的能量損失相等。）兩節(jié)點(diǎn)間的能量損失相等。2 2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：（2）能量：）能量： hf1 = hf2 = hf

19、3 = hfAB（1 1）流量）流量： Q流入流入= Q流出流出=Q1+Q2+Q33 3、計(jì)算：、計(jì)算：4 4、應(yīng)用：、應(yīng)用：三類計(jì)算同串聯(lián)三類計(jì)算同串聯(lián)通過(guò)流量通過(guò)流量( (轉(zhuǎn)輸流量轉(zhuǎn)輸流量) )：每根管段間通過(guò)不變的流量。：每根管段間通過(guò)不變的流量。 途泄流量途泄流量( (沿線流量沿線流量) )：工程中沿管長(zhǎng)由開(kāi)在管道上的：工程中沿管長(zhǎng)由開(kāi)在管道上的孔口泄出的流量，最簡(jiǎn)單的是沿程均勻泄流管道孔口泄出的流量，最簡(jiǎn)單的是沿程均勻泄流管道( (單位長(zhǎng)單位長(zhǎng)度上泄出相等流量度上泄出相等流量) )。 如圖如圖7-17設(shè)沿程均勻泄流管段長(zhǎng)設(shè)沿程均勻泄流管段長(zhǎng)l，直徑，直徑d，通過(guò)流量，通過(guò)流量Qz，總

20、途泄流量，總途泄流量Qt。 x處取處取dx管段，該管段管段，該管段Qx不變，水頭損失按簡(jiǎn)單管道計(jì)算，即不變，水頭損失按簡(jiǎn)單管道計(jì)算，即 xlQQQQttzx dxxlQQQadxaQdhttzxf22)( lttzlffdxxlQQQadhh020)(管段直徑、粗糙一定，流動(dòng)處于粗糙區(qū)，比阻管段直徑、粗糙一定，流動(dòng)處于粗糙區(qū)，比阻a常量，上式積分得常量，上式積分得 )31(22ttzzfQQQQalh (7(7-25)近似寫為近似寫為22)55. 0(ctzfalQQQalh (7(7-26)tzcQQQ55. 0 若管段若管段Q Qz z=0=0，由式，由式(7-25)(7-25)得得 23

21、1tfalQh (7(7-27) 供水、供熱、供氣、通風(fēng)系統(tǒng)常將數(shù)段管道組合成管網(wǎng)，如圖供水、供熱、供氣、通風(fēng)系統(tǒng)常將數(shù)段管道組合成管網(wǎng)，如圖7-197-19，分為，分為枝狀管網(wǎng)、環(huán)狀管網(wǎng)兩類，具體計(jì)算參照相關(guān)專業(yè)教材。枝狀管網(wǎng)、環(huán)狀管網(wǎng)兩類，具體計(jì)算參照相關(guān)專業(yè)教材。 P189 P189 例例7-97-9（水塔供水，求作用水頭）（水塔供水，求作用水頭） 四、沿程均勻連續(xù)泄流四、沿程均勻連續(xù)泄流一、一、 水擊現(xiàn)象水擊現(xiàn)象 水擊水擊：有壓管道中由于閥門突然開(kāi)啟、關(guān)閉或水泵突然關(guān)閉，使水：有壓管道中由于閥門突然開(kāi)啟、關(guān)閉或水泵突然關(guān)閉，使水流流速急劇變化，引起管內(nèi)壓強(qiáng)發(fā)生大幅波動(dòng)的現(xiàn)象。水擊壓強(qiáng)為

22、正常壓強(qiáng)幾流流速急劇變化，引起管內(nèi)壓強(qiáng)發(fā)生大幅波動(dòng)的現(xiàn)象。水擊壓強(qiáng)為正常壓強(qiáng)幾十倍或幾百倍，導(dǎo)致長(zhǎng)管系統(tǒng)破壞十倍或幾百倍，導(dǎo)致長(zhǎng)管系統(tǒng)破壞( (振動(dòng)、噪聲、閥門、接頭、變形、爆裂振動(dòng)、噪聲、閥門、接頭、變形、爆裂) )。 (1)(1)水擊發(fā)生的原因水擊發(fā)生的原因v0、p0)(0Hgp 閥門突然關(guān)閉閥門突然關(guān)閉 v0=0、p0+p 管道內(nèi)水流速度突然變化管道內(nèi)水流速度突然變化( (閥門突然關(guān)閉閥門突然關(guān)閉) )是引發(fā)水擊的條件，水本身具有慣性和壓縮性是引發(fā)水擊的條件，水本身具有慣性和壓縮性則是發(fā)生水擊的內(nèi)在原因。則是發(fā)生水擊的內(nèi)在原因。 水擊壓強(qiáng)水擊壓強(qiáng)正水擊正水擊：當(dāng)管道閥門迅速關(guān)閉，管中流速

23、迅速減小，壓強(qiáng)顯著增大的水擊。：當(dāng)管道閥門迅速關(guān)閉，管中流速迅速減小，壓強(qiáng)顯著增大的水擊。 負(fù)水擊負(fù)水擊：當(dāng)管道閥門迅速開(kāi)啟時(shí)，管中流速迅速增大，壓強(qiáng)顯著減小的水擊。：當(dāng)管道閥門迅速開(kāi)啟時(shí)，管中流速迅速增大，壓強(qiáng)顯著減小的水擊。 水擊波傳播過(guò)程中，管道各斷面流速、壓強(qiáng)隨時(shí)間變化，所以水擊過(guò)程是非恒定流。圖7-22是閥門斷面pt曲線，但實(shí)際水擊波傳播過(guò)程中，能量不斷損失，水擊壓強(qiáng)迅速衰減，圖7-23是閥門斷面實(shí)測(cè)的pt曲線。(2)(2)水擊波的傳播過(guò)程水擊波的傳播過(guò)程第一階段(0tlc,增壓逆波)：增壓波從閥門向管道進(jìn)口傳播, v0=0、 p0+p。第二階段(lct2lc,減壓順波)：減壓波從管

24、道進(jìn)口向閥門傳播, -v0、 p0 。第三階段(2 lct3 lc,減壓逆波)：減壓波從閥門向進(jìn)口傳播, v0=0、 p0-p。 第四階段(3 lct4 lc,增壓順波)：增壓波從管道進(jìn)口向閥門傳播,v0、 p0 。：水擊以波的形式傳播，：水擊以波的形式傳播，c為水擊波波速為水擊波波速。 (T2lc )：閥門開(kāi)始關(guān)閉至水擊波返回至閥門所需時(shí)間。：閥門開(kāi)始關(guān)閉至水擊波返回至閥門所需時(shí)間。水擊過(guò)程的物理特性水擊過(guò)程的物理特性階段階段時(shí)段時(shí)段 流速變化流速變化 流速方向流速方向 壓強(qiáng)壓強(qiáng)變化變化水擊波水擊波傳播方向傳播方向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 液體狀態(tài)液體狀態(tài)一一0 t l/cv00水庫(kù)水庫(kù)閥門閥門 p

25、0+p 閥門閥門水庫(kù)水庫(kù) 減速增壓減速增壓 壓縮壓縮 二二l/c t 2l/c0-v0閥門閥門水庫(kù)水庫(kù)p0水庫(kù)水庫(kù)閥門閥門 減速減壓減速減壓 恢復(fù)原狀恢復(fù)原狀 三三2l/c t 3l/c-v0 0閥門閥門水庫(kù)水庫(kù) p0-p 閥門閥門水庫(kù)水庫(kù) 增速減壓增速減壓 膨脹膨脹 四四3l/c t 4l/c0v0水庫(kù)水庫(kù)閥門閥門p0水庫(kù)水庫(kù)閥門閥門 增速增壓增速增壓 恢復(fù)原狀恢復(fù)原狀二、二、 水擊壓強(qiáng)的計(jì)算水擊壓強(qiáng)的計(jì)算(1)(1)直接水擊直接水擊 閥門關(guān)閉時(shí)間小于一個(gè)相長(zhǎng)閥門關(guān)閉時(shí)間小于一個(gè)相長(zhǎng)(Tz2lc)，最早形成，最早形成的水擊波的反射波回到閥門前，閥門已全關(guān)閉，這時(shí)的水擊波的反射波回到閥門前，閥

26、門已全關(guān)閉，這時(shí)閥門處水擊壓強(qiáng)和閥門瞬時(shí)關(guān)閉相同，這種水擊稱為閥門處水擊壓強(qiáng)和閥門瞬時(shí)關(guān)閉相同，這種水擊稱為直接水擊。應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量原理求直接水擊壓強(qiáng)公式。直接水擊。應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量原理求直接水擊壓強(qiáng)公式。 圖圖7-24設(shè)有壓管流，閥門突然關(guān)小形成波速設(shè)有壓管流，閥門突然關(guān)小形成波速c水擊水擊波。波。1-2段段t內(nèi)水體：波前內(nèi)水體：波前v0、p0、A；波后；波后v、p0p、AA。質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理，得。質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理，得 000)()(tvActvcAAtAAppAp 、A2lc) 由于正、負(fù)水擊相互作用，精確計(jì)算更為復(fù)雜，多用數(shù)值求解。工程設(shè)計(jì)由于正、負(fù)水擊相互作用，精確計(jì)算更為復(fù)雜，多用數(shù)值求解

27、。工程設(shè)計(jì)中常用下式計(jì)算間接水擊壓強(qiáng)。中常用下式計(jì)算間接水擊壓強(qiáng)。zTTcvp0 zzTlgvTTgcvgp200 或或(7-31)T Tz z閥門關(guān)閉時(shí)間閥門關(guān)閉時(shí)間 三、水擊波的傳播速度三、水擊波的傳播速度考慮到水的壓縮性和管壁彈性變形，得水管中水擊波傳播速度考慮到水的壓縮性和管壁彈性變形，得水管中水擊波傳播速度( (推導(dǎo)略推導(dǎo)略) ) dEKcc 10(7(7-32)K水的體積模量，水的體積模量，K=2.1109Nm2E管壁材料的彈性模量，見(jiàn)表管壁材料的彈性模量，見(jiàn)表7-4 d 管道直徑管道直徑管壁厚度管壁厚度c0水中聲波的傳播速度，水中聲波的傳播速度，10、125大氣壓時(shí)，大氣壓時(shí)，c0=1435ms 對(duì)于液體，對(duì)于液體，K、對(duì)溫度、壓強(qiáng)變化不敏感，對(duì)溫度、壓強(qiáng)變化不敏感，c只取決于管壁特性。只取決于管壁特性。 如普通鋼管如普通鋼管 、v0=1.0ms，有，有c=1000ms，直接水擊壓強(qiáng)，直接水擊壓強(qiáng)p106Pa，可見(jiàn)直接水擊壓強(qiáng)很大。，可見(jiàn)直接水擊壓強(qiáng)很大。 1001100 EKd、 四、防止水擊危害的措施四、防止水擊危害的措施 水擊危害水擊危害