孔口管嘴及縫隙流動第1頁/共42頁管嘴出流：若孔口器壁較厚，或在孔口處加設(shè)一定長度的短管，流體經(jīng)短管流出并在出口斷面充滿管口的流動現(xiàn)象稱為管嘴出流?？卓诠茏斐隽鞯膽?yīng)用：通風(fēng)及空調(diào)工程中空氣經(jīng)門、窗等的流量計算，送風(fēng)口的流量計算，某些流量測量設(shè)備如孔板等的測量原理，消防水槍和水力機(jī)械化施工用水槍，給水排水工程中各類泄水閘孔的水力計算等。第2頁/共42頁當(dāng)δ≤0．5d時稱為薄壁孔口，此時，孔口具有銳緣，流體與孔壁幾乎為線接觸，孔壁厚度不影響出流形態(tài)。不然稱為厚壁孔口(也有稱“長孔口”的)。當(dāng)壁厚達(dá)到δ＝(3～4)e或孔口外接短管長度達(dá)到L＝(3～4)d時，稱為管嘴按孔壁厚度及形狀對出流的影響分：薄壁孔口和厚壁孔口：管嘴：δ為壁厚，d為孔徑，e為孔口高度，L為管嘴長。第3頁/共42頁薄壁孔口厚壁孔口第4頁/共42頁液體經(jīng)孔口流人大氣的流動液體經(jīng)孔口流人到充滿液體的空間內(nèi)或氣體經(jīng)孔口流入氣體內(nèi)的流動。按出流后周圍介質(zhì)條件分：自由出流：淹沒出流：第5頁/共42頁第6頁/共42頁1、小孔口：以孔口斷面上流速分布的均勻性為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果孔口斷面上各點的流速是均勻分布的，則稱為小孔口。2、大孔口：如果孔口斷面上各點的流速相差較大，不能按均勻分布計算，則稱為大孔口。

孔口小孔口大孔口第7頁/共42頁

管嘴

管路短管長管簡單管路復(fù)雜管路※復(fù)雜管路串聯(lián)管路并聯(lián)管路管網(wǎng)枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)第8頁/共42頁工程實例第9頁/共42頁§５.２孔口、管嘴恒定出流一.孔口出流的計算

計算特點：

出流特點：收縮現(xiàn)象1.自由式出流從1→C建立伯努利方程，有第10頁/共42頁式中：

為孔口流速系數(shù)，對于小孔口，式中：

、分別為孔口收縮系數(shù)和流量系數(shù)，對于小孔口：第11頁/共42頁2.淹沒式孔口出流從1→2建立伯努利方程，有（與自由式出流公式完全相同）（與自由式出流公式完全相同）第12頁/共42頁3.影響孔口收縮的因素孔口形狀孔口位置二、管嘴出流的計算

計算特點:

出流特點:在C-C斷面形成收縮，然后再擴(kuò)大，逐步充滿整個斷面。第13頁/共42頁從1→2建立伯努利方程，有式中：

為管咀流速系數(shù)，第14頁/共42頁★管嘴正常工作條件

式中：

為管咀流量系數(shù)，例題1第15頁/共42頁（1）流線形管嘴，如圖（a），φ=μ=0.97，適用于要求流量大，水頭損失小，出口斷面上速度均勻分布的情況。（2）收縮圓錐形管嘴，如圖（b），出流與收縮角度θ有關(guān)，φ=0.963，μ=0.943,為最大值。適用于要求加大噴射速度的場合。如消防水槍。（3）擴(kuò)大圓錐形管嘴，如圖（c），當(dāng)θ=5°-7°時，φ=μ=0.42~0.50。用于要求將部分動能恢復(fù)為壓能的情況，如引射器的擴(kuò)散管。第16頁/共42頁孔口、管嘴的水力特性

第17頁/共42頁收縮斷面的真空列收縮斷面C－C和出口斷面的能量方程代入上式連續(xù)性方程

HOO1

1VC

22dlC

C

第18頁/共42頁由

表明在收縮斷面的真空度是作用水頭75%，管嘴的作用相當(dāng)于將孔口自由出流的作用水頭增大了75%，從而管嘴流量大為增加。第19頁/共42頁

作用水頭H0越大，收縮斷面真空度也越大。當(dāng)收縮斷面真空度超過7m水柱時，空氣將會從管嘴出口斷面被“吸入”，使收縮斷面真空被破壞，管嘴不能保持滿管出流。由公式1、作用水頭2、管嘴長度l=(3~4)d

圓柱形外管嘴正常工作條件水柱

圓柱外管嘴的正常工作條件

第20頁/共42頁§5.3短管水力計算★短管的定義一、計算特點1.已知H、d，求Q（校核）二、計算類型2.已知Q、d，求H（設(shè)計）3.已知Q、H，求d（設(shè)計）第21頁/共42頁三、實例分析

1.水泵吸水管的水力計算計算內(nèi)容：已知，求水泵安裝高度。例題2第22頁/共42頁2.虹吸水力計算虹吸灌溉第23頁/共42頁真空輸水：世界上最大直徑的虹吸管(右側(cè)直徑1520毫米、左側(cè)600毫米),虹吸高度均為八米，猶如一條巨龍伴游一條小龍匐臥在浙江杭州蕭山區(qū)黃石垅水庫大壩上，尤為壯觀，已獲吉尼斯世界紀(jì)錄。第24頁/共42頁我國最大的倒虹吸管第25頁/共42頁例題3第26頁/共42頁§5.4長管水力計算★長管的定義：一、計算特點

1.

2.二、計算類型（與短管相同）第27頁/共42頁三、簡單管路1.定義：d、Q沿程不變的管路，稱為簡單管路。2.水力關(guān)系

伯努利方程上式說明：全部作用水頭均消耗在沿程水頭損失上。第28頁/共42頁

連續(xù)性方程3.關(guān)于的計算式中

稱為比阻。第29頁/共42頁四、串聯(lián)管路第30頁/共42頁1.定義：由d不同的若干段管順次聯(lián)接的管路，稱為串聯(lián)管路。2.水力關(guān)系

（能量關(guān)系）

（流量關(guān)系）第31頁/共42頁五、并聯(lián)管路第32頁/共42頁1.定義：在兩節(jié)點間并設(shè)兩條以上的管路，稱為并聯(lián)管路，其目的是提高供水的可靠性.2.水力關(guān)系

（流量關(guān)系）

（能量關(guān)系）例題4第33頁/共42頁管網(wǎng)的水力計算城市給水管網(wǎng)是由許多管路組合形成的復(fù)雜管路，通常視為長管計算。按管路是否連接成環(huán)，可將管網(wǎng)分成樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)。第34頁/共42頁例題1[例1]在條件下，試分別比較孔口和管嘴出流的流速及流量。[解]1.流速比較2.流量比較第35頁/共42頁例題2[例2]已知，求水泵安裝高度。[解]從1→2建立伯努利方程，有第36頁/共42頁例題2式中：為泵進(jìn)口真空度，一般

實際的安裝高度只要小于或等于，即可。第37頁/共42頁例題3[例3]如圖所示虹吸管，通過虹吸作用將左側(cè)水輸至下游。已知，試求：通過虹吸管的流量Q；虹吸管最高處A點的真空度。

第38頁/共42頁例題3[解]1.由1→2列伯努利方程得流量第39頁/共42頁