管內(nèi)流動和水力計算演示文稿目前一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點（優(yōu)選）管內(nèi)流動和水力計算目前二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第一節(jié)管內(nèi)流動的能量損失理想流體：一部分機械能不可逆地損失掉黏性在流動中所造成的阻力問題,即討論阻力的性質(zhì)、產(chǎn)生阻力的原因和計算阻力的方法。黏性流體流動的重點：黏性流體：在管道內(nèi)無能量損失目前三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點沿程損失：發(fā)生在緩變流整個流程中的能量損失，是由流體的粘滯力造成的損失。一.沿程能量損失達西—魏斯巴赫公式：式中：——沿程阻力系數(shù)(無量綱)——管子有效截面上的平均流速L——管子的長度d——管子的直徑☆這種損失的大小與流體的流動狀態(tài)有密切的關(guān)系。目前四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點局部損失：發(fā)生在流動狀態(tài)急劇變化的急變流中的能量損失，是管件附近的局部范圍內(nèi)由流體微團的碰撞、流體中產(chǎn)生的旋渦等造成的損失。計算公式：—局部損失系數(shù)(無量綱)一般由實驗測定總能量損失：能量損失的量綱為長度，工程中也稱其為水頭損失二.局部能量損失目前五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第二節(jié)粘性流體的兩種流動狀態(tài)黏性流體兩種流動狀態(tài)：紊流狀態(tài)

層流狀態(tài)雷諾通過實驗發(fā)現(xiàn)1883年提出目前六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點小流量中流量大流量目前七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點幾種狀態(tài)

過渡狀態(tài)紊流狀態(tài)（湍流）層流狀態(tài)（片流）流體質(zhì)點不相互混雜，流體作有序的成層流動速度、壓力等物理量在時間和空間中發(fā)生不規(guī)則脈動的流體運動。目前八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點a.b.c.d.層流=>過渡狀態(tài)過渡狀態(tài)=>紊流過渡狀態(tài)層流實驗說明：—上臨界速度—下臨界速度紊流分界點層流分界點目前九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點式中k為系數(shù)，m為指數(shù)，均由實驗確定

目前十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點沿程損失和平均流速的關(guān)系

列截面1-1和2-2的伯努利方程測壓管中的水柱高差即為有效截面1-1和2-2間的壓頭損失。目前十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點層流狀態(tài)紊流狀態(tài)m=1m=1.75～2可能是層流，也可能是紊流沿程損失與流動狀態(tài)有關(guān)，在計算流體通道的沿程損失時，先判斷流體的流動狀態(tài)。表明層流時沿程損失與平均流速的一次方成正比表明紊流時沿程損失與平均流速的1.75～2次方成正比目前十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點雷諾數(shù)在相同的玻璃管徑下用不同的液體進行實驗，所測得的臨界流速也不同，黏性大的液體臨界流速也大；若用相同的液體在不同玻璃管徑下進行試驗，所測得的臨界流速也不同，管徑大的臨界流速反而小。臨界雷諾數(shù)雷諾數(shù)是判別流體流動狀態(tài)的準則數(shù)目前十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對于圓管流動：工程上取當Re≤2000時，流動為層流；當Re＞2000時，即認為流動是紊流。對于非圓形截面管道：雷諾數(shù)—當量直徑根據(jù)實驗結(jié)果：目前十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點解：對于水紊流對于油層流目前十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第三節(jié)管道進口段黏性流體的流動邊界層：黏性流體流經(jīng)固體壁面時，在固體壁面和流體之間存在一個流速突變的區(qū)域，稱為邊界層。目前十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點層流:

希累爾入口段(邊界層相交之前的管段L*)

L*＝0.2875dRe

布西內(nèi)斯克

L*＝0.065dRe

蘭哈爾

L*＝0.058dRe

紊流:

L*≈（25～40）d

L*(層流)>L*（紊流）L*經(jīng)驗公式目前十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第四節(jié)圓管中流體的層流流動取如圖所示的微元體：半徑,長中心線和軸重合。一、圓管有效截面上的切應力分布同一截面上，所有點大小相同，可將流動視為二維軸對稱流動。目前十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點受力分析重力，無慣性力

端面的切向力和側(cè)面的法向力在流動方向投影為零。端面總壓力：側(cè)面切向力在方向上的平衡方程.目前十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點由：不隨r變化方程兩邊同除

得：黏性流體在圓管中作層流流動時，同一截面上的切向應力與半徑成正比注：此式同樣適用于圓管中的紊流流動目前二十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律：對r積分當r=r0時，vl=0

邊界條件旋轉(zhuǎn)拋物面二、速度分布.目前二十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點最大流速:旋轉(zhuǎn)拋物體的體積等于它的外切圓柱體體積的一半平均流速:圓管中的流量：

目前二十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點上節(jié)小結(jié)沿程損失：局部損失：黏性流體兩種流動狀態(tài)：紊流狀態(tài)、層流狀態(tài)當Re≤2000(2320)時，流動為層流；當Re＞2000時，即認為流動是紊流。目前二十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點紊流:

L*≈（25～40）d

入口段長度：圓管中流體的層流流動管內(nèi)速度分布呈旋轉(zhuǎn)拋物面形狀；

平均流速為管子軸心流速的一半。

圓管中的流量：

目前二十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對于水平圓管，h不變哈根一泊肅葉公式管流法測黏度流體的壓強降目前二十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點由前述沿程損失公式：及三、達西公式:得：可見，層流流動的沿程損失與平均流速的一次方成正比目前二十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點動能修正系數(shù)：動量修正系數(shù)：四、其它系數(shù):在圓管中黏性流體的層流運動的實際動能等于按平均流速計算動能的兩倍。目前二十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對水平放置的圓管此式對于圓管中粘性流體的層流和紊流流動都適用在管壁上由前所述目前二十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點解：假定流動為充分發(fā)展的層流，則：為層流，表明假定正確目前二十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點解：截面1、2的動能相等，則其機械能可表示為：截面2截面1流體從截面2流向截面1目前三十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點假定管內(nèi)為層流平均流速目前三十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第五節(jié)黏性流體的紊流流動紊流流動運動規(guī)律難以尋找，所用的都是一些經(jīng)驗和半經(jīng)驗的公式。層流：流體質(zhì)點運動互不混雜、有規(guī)則。紊流：流體質(zhì)點運動彼此混雜、互相碰撞和穿插、無規(guī)則運動，并有渦體產(chǎn)生。運動要素隨時間變化、無規(guī)律。牛頓內(nèi)摩擦定律不能適用。目前三十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點瞬時軸向速度與時均速度圖時均速度和脈動速度紊流中，流體質(zhì)點經(jīng)過空間某一固定點時，速度、壓力等總是隨時間變化的，而且毫無規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為脈動現(xiàn)象。目前三十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對某點的長時間觀察發(fā)現(xiàn)，盡管每一時刻速度等參數(shù)的大小和方向都在變化，但它都是圍繞某一個平均值上下波動。于是流體質(zhì)點的瞬時值就可以看成是這個平均值與脈動值之和。瞬時軸向速度與時均速度圖目前三十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點時均速度脈動速度瞬時速度脈動速度的時均值等于零垂直于管軸的截面也有脈動，其脈動速度隨時間變化規(guī)律與軸向的類似，其時均值等于零。同理目前三十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點空間各點時均速度不隨時間改變的紊流流動稱為準定常流動或時均定常流。

工程中，關(guān)心的是主流的速度、壓強分布，對應的正是時均速度和時均壓強。測速管、普通測壓計測得的是速度和壓強的時間的平均值；伯努利方程仍成立一般情況下，采用流動參數(shù)的時均值來研究流體的紊流流動。時均速度和截面平均速度不同目前三十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點二、紊流中的切向應力層流：內(nèi)摩擦引起的的摩擦切應力。紊流：時均切應力可以看成是兩部分之和：●第一部分：流層間相對滑移引起的切向應力●第二部分：由脈動速度所產(chǎn)生的附加切應力目前三十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點普朗特的混合長假說：流體微團在和其他流體微團碰撞前要經(jīng)過一段路程：當速度為流層中的微團向上脈動到速度為的流層時，它們的速度差為：脈動速度示意圖其它計算方法目前三十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點當速度為流層中微團向下脈動到速度為的流層時，它們的速度差為：上述速度差即為y處流層的縱向脈動速度橫向脈動速度與縱向脈動速度應為同一數(shù)量級目前三十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點由于橫向脈動，單位時間經(jīng)過dA進入中間流層的流體引起的動量變化值為根據(jù)動量定理，兩流層在dA上的相互作用力為：由此可得：?。耗壳八氖揬總數(shù)一百七十五頁\編于十八點與μ不同，它不是流體的屬性，它只決定于流體的密度、時均速度梯度和混合長度。—混合長度脈動切向應力與混合長度和時均速度梯度乘積的平方成正比。湍流粘性系數(shù)目前四十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點三、圓管中紊流的速度分布和沿程損失1.圓管中的紊流區(qū)劃紊流運動中，由于流體渦團相互摻混，互相碰撞，因而產(chǎn)生了流體內(nèi)部各質(zhì)點間的動量傳遞；動量大的流體質(zhì)點將動量傳遞給動量小的質(zhì)點，動量小的流體質(zhì)點牽制動量大的質(zhì)點，結(jié)果造成斷面流速分布的均勻化。目前四十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點黏性底層：在緊貼管壁很薄的流層中紊流脈動消失，粘滯力的阻滯作用使流速急劇下降，速度分布比較陡峭，速度梯度大。過渡部分很薄，一般不單獨考慮，將其和中間部分合在一起統(tǒng)稱為紊流部分。黏性底層的厚度很薄，但對紊流流動的能量損失及換熱有重要的影響。目前四十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點水力光滑與水力粗糙絕對粗糙度(ε)：管壁粗糙凸出部分的平均高度相對粗糙度：ε/d（P104，表6-1）水力光滑水力粗糙δ＞ε光滑管δ<ε粗糙管水力光滑和水力粗糙是由黏性底層和絕對粗糙度的相對大小來確定。目前四十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點或黏性底層計算經(jīng)驗式—管徑—沿程損失系數(shù)黏性底層的厚度隨雷諾數(shù)的改變而變化，其計算的半經(jīng)驗公式為：管壁粗糙度對流動能量損失的影響只有流動處于水力粗糙狀態(tài)時才能體現(xiàn)出來。目前四十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點2.圓管中紊流的速度分布

為什么？怎么得到？假定整個區(qū)域內(nèi)光滑平壁光滑圓管粗糙圓管在黏性底層，普蘭特假說目前四十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點1）紊流流經(jīng)光滑平壁切向應力速度（摩擦速度）摩擦速度為常數(shù)在高雷諾數(shù)時，與觀察結(jié)果十分吻合，也可作為光滑圓管中紊流速度分布的近似公式。目前四十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點

紊流光滑管尼古拉茲由實驗得出當時，最大流速為在y處的流速為平均流速目前四十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點簡化的指數(shù)方程：平均流速：目前四十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點2)紊流粗糙管假定紊流流過粗糙壁面時，速度分布為為由管壁粗糙性質(zhì)確定的形狀系數(shù)。目前五十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點尼古拉茲由實驗得出最大流速平均流速目前五十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點3.圓管中紊流的沿程損失經(jīng)試驗修正：紊流光滑管：紊流粗糙管：經(jīng)試驗修正：目前五十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第七節(jié)沿程損失的實驗研究沿程損失層流：紊流：紊流光滑管：紊流粗糙管：目前五十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點一、尼古拉茲實驗1.目的：原理和裝置：用不同粗糙度的人工粗糙管，測出不同雷諾數(shù)下的，然后由

算出.目前五十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點3.結(jié)果分析：尼古拉茲圖可分為五個區(qū)域：1.層流區(qū)2.過渡區(qū)3.紊流光滑區(qū)4.紊流過渡粗糙區(qū)5.紊流完全粗糙區(qū)尼古拉茲實驗曲線目前五十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點1.層流區(qū)(Re<2320)管壁的相對粗糙度對沿程損失系數(shù)沒有影響，對數(shù)圖中為一斜直線ab.2.過渡區(qū)(2320＜Re＜4000)在曲線bc上,只與雷諾數(shù)有關(guān)，為圖中的Ⅱ區(qū)域。目前五十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點3.紊流光滑區(qū)不同相對粗糙度管流的實驗點都落在傾斜線cd上，沿程阻力系數(shù)與相對粗糙度無關(guān)，只與雷諾數(shù)有關(guān)。勃拉休斯公式通用卡門一普朗特公式尼古拉茲公式λ=0.0032+0.221Re-0.237帶入沿程損失計算公式，與次方成正比，因此也稱1.75次方阻力區(qū)。目前五十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點4.紊流粗糙管過渡區(qū)洛巴耶夫公式這一區(qū)域的沿程損失系數(shù)與相對粗糙度和雷諾數(shù)有關(guān)，在圖中為區(qū)域Ⅳ。相對粗糙度大的管子首先離開cd線，并隨雷諾數(shù)增大沿程損失系數(shù)也增大。目前五十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點上節(jié)小結(jié)圓管層流時動能修正系數(shù)：動量修正系數(shù)：圓管紊流時用時均值研究紊流運動伯努利方程適應牛頓內(nèi)摩擦定律不能適用流速分布的均勻化目前五十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點紊流切應力計算：根據(jù)黏性底層厚度和絕對粗糙度相對大小判斷水力光滑和水力粗糙兩種狀態(tài)。尼古拉茲實驗沿程損失與速度的一次方成正比，沿程損失系數(shù)只與雷諾數(shù)有關(guān)。1.層流區(qū)(Re<2320)目前六十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點不穩(wěn)定區(qū)域2.過渡區(qū)(2320＜Re＜4000)3.紊流光滑區(qū)沿程損失與速度的1.75次方成正比，沿程損失系數(shù)只與雷諾數(shù)有關(guān)。4.紊流粗糙管過渡區(qū)沿程損失系數(shù)與相對粗糙度和雷諾數(shù)有關(guān)目前六十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點5.紊流粗糙管平方阻力區(qū)這一區(qū)域的沿程損失系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)，只與相對粗糙度有關(guān)，能量損失與速度平方成正比，在圖中為區(qū)域Ⅴ。尼古拉茲公式分界線ef的雷諾數(shù)：目前六十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點二、莫迪圖莫迪圖主要用于計算新的工業(yè)管道的沿程損失系數(shù)。尼古拉茲實驗采用的是人工粗糙管，與工業(yè)上所用管道的粗糙度不同。紊流過渡區(qū)的計算公式：完全紊流分界線ef的雷諾數(shù)：目前六十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前六十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前六十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前六十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前六十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點●

第一類問題計算方式：根據(jù)雷諾數(shù)和相對粗糙度，查莫迪圖得沿程損失系數(shù)，帶入公式可得所要結(jié)果。已知假定求得查得●第二類問題●第三類問題假定求得查得目前六十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第七節(jié)非圓形管道沿程損失的計算非圓形管道的當量直徑：

對充滿流體的圓形管道:目前六十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對邊長為a的正方形管道:長方形管道：圓環(huán)形管道：管束：目前七十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點為避免計算時誤差過大，長方形截面的長邊最大不超過短邊的8倍，圓環(huán)形截面的大直徑至少要大于小直徑3倍。非圓形截面管道的沿程阻力損失及雷諾數(shù)目前七十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點解：矩形風道的當量直徑查得34℃空氣的運動黏度為1.63×10-5m2/s，則目前七十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點鍍鋅鋼板的絕對粗糙度為0.15mm相對粗糙度：查莫迪圖得：根據(jù)伯努利方程：目前七十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第八節(jié)局部損失流體經(jīng)過這些局部件時，由于通流截面、流動方向的急劇變化，引起速度場的迅速改變，增大流體間的摩擦、碰憧以及形成旋渦等原因,從而產(chǎn)生局部損失。流體經(jīng)過閥門、彎管、突擴和突縮等管件。目前七十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點一、管道截面突然擴大1.損失機理a.速度分布變化附加摩擦；b.流體微團的碰撞；c.管壁拐角處的漩渦。p2.的描述

根據(jù)連續(xù)方程:根據(jù)動量方程:目前七十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點實驗證實，p=p1對截面1-1、2-2列伯努利方程（取動能修正系數(shù)α=1）目前七十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點由于特例A2>>A1

ζ1≈1即：p目前七十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點二、管道截面突然縮小收縮系數(shù)：連續(xù)性方程：損失機理a.速度分布變化附加的摩擦；b.流體微團的碰撞；c.管壁拐角處的漩渦。根據(jù)前面的分析：目前七十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點實驗表明：時，時，假定變化為線性的，則可得不同突縮管道的局部損失系數(shù)。當時，目前七十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點三、彎管損失機理a.速度分布變化附加的摩擦損失；b.漩渦產(chǎn)生的損失；c.雙螺旋流動產(chǎn)生的損失。

ef和gh處的流體因黏滯力作用而流速降低，則上下壁面至中心線的流速將逐漸增大。流速大，則所受的離心慣性力也大，因此b處的壓強大于f和g處的壓強，流體流向f和g。目前八十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點阻力計算公式：●隨彎管的總彎角θ、彎管的管徑與彎管中心線的曲率半徑之比d/R有關(guān)?！癞攦蓚€管件非常靠近時，它們相互影響，如將兩個管件的局部損失相疊加，則比實際損失大。

●在管道系統(tǒng)的設(shè)計中，常將管件的局部損失換算為等值長度的沿程損失。目前八十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前八十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點解：縫隙為環(huán)形通道，其當量直徑為對縫隙進出口列伯努利方程，得：則：目前八十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點無擴大溝槽這一裝置時，漏流的速度為漏損流量為因此，增加擴大溝槽裝置能大幅減少漏損流量。目前八十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第九節(jié)各類管流的水力計算(1)根據(jù)給定的管道直徑、管道布置和流量來驗算壓強損失；（第一類問題）(2)根據(jù)給定的管道直徑、管道布置和允許的壓強損失，校核流量；（第二類問題）(3)根據(jù)給定的流量和允許的壓強損失確定管道直徑和管道布置。（第三類問題）管道水力計算的主要任務(wù)：目前八十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點管道水力計算的基本公式：能量損失hp為外界（泵、風機等）加給單位重量流體的機械能。伯努利方程連續(xù)性方程目前八十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點一、簡單管道定義：管徑和管壁粗糙度均相同的一根管子或這樣的數(shù)根管子串聯(lián)在一起的管道系統(tǒng)。烏得公式：其中：對于和范圍內(nèi)的計算公式的精度較高，便于編寫程序?？铝胁既憧斯侥壳鞍耸唔揬總數(shù)一百七十五頁\編于十八點●

第一類問題計算方式：根據(jù)雷諾數(shù)和相對粗糙度，查莫迪圖得沿程損失系數(shù)，帶入公式可得所要結(jié)果。已知假定求得查得●第二類問題●第三類問題假定求得查得目前八十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點二、串聯(lián)管道定義：由不同管徑或粗糙度的數(shù)段管子聯(lián)在一起的管道。管道損失等于各段損失之和。對A、B截面應用伯努利方程連續(xù)性方程：目前八十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點●

第一類問題已知●第二類問題求解過程同簡單管道目前九十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前九十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點根據(jù)假定某一雷諾數(shù)，取同理，求得由莫迪圖查得：求得目前九十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點三、并聯(lián)管道定義：由不同管徑或粗糙度的數(shù)段管子并聯(lián)在一起的管道。并聯(lián)管道的損失等于各分管道的損失，總流量等于各分管路流量的總和。目前九十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點并聯(lián)管道各之路中流體的損失相等，是指各支路的單位重量流體的機械能損失相等，但由于各支路流量不一定相等，因此各支路全部流體的總機械能損失不一定相等。兩類計算問題：1、已知A、B兩點的靜水頭線，求總流量已知靜水頭線即已知AB管段的能量損失，可按串聯(lián)管道的第二類問題進行計算。目前九十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點上節(jié)小結(jié)非圓形管道的當量直徑：局部阻力損失：突擴：突縮：目前九十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點●

第一類問題計算方式：根據(jù)雷諾數(shù)和相對粗糙度，查莫迪圖得沿程損失系數(shù)，帶入公式可得所要結(jié)果。已知假定求得查得●第二類問題●第三類問題假定求得查得目前九十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點簡單管道管徑和管壁粗糙度均相同由不同管徑或粗糙度的數(shù)段管子組成串聯(lián)管道并聯(lián)管道各分管道單位質(zhì)量流體的能量損失相等目前九十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點2、已知總流量，求各分管段的流量及能量損失。假定求得求得求得相差小YN令目前九十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點解：由于管道很長，忽略管道的局部阻力損失。采用烏得公式計算沿程阻力系數(shù)。目前九十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對于管段1：為紊流過渡區(qū)在烏得公式中：求得：目前一百頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對于管段2：求得求得試取求得得目前一百零一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對于管段3：查得求得試取求得查得目前一百零二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點各分支管道的流量為目前一百零三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點根據(jù)伯努利方程目前一百零四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點四、分支管路根據(jù)流量平衡原則假定得各段得各段判斷是否連續(xù)YN得到新的靜水頭高度目前一百零五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點分支管道中裝有泵假設(shè)通過泵的流量求吸入邊靜水頭高求出水邊靜水頭高求匯合處靜水頭高求分支流量判斷是否連續(xù)Y目前一百零六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前一百零七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點解：泵的壓頭—流量曲線近似表示為根據(jù)泵的特性數(shù)據(jù)可得：試取流經(jīng)泵的流量為則目前一百零八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對于管段1：求得：由此可求得目前一百零九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對于管段2：經(jīng)同樣過程，可得試?。呵蟮茫河纱丝汕蟮迷偃￠_始新一輪計算目前一百一十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點五、管網(wǎng)由若干管道環(huán)路相連結(jié)，在節(jié)點處流出的流量來自幾個環(huán)路的管道系統(tǒng)稱為管網(wǎng)。水力計算原則：1）流入結(jié)點的流量應等于流出結(jié)點的流量。取流出流量為正，流入的流量為負，則對任一結(jié)點：目前一百一十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點2）在任意環(huán)路中，由某一結(jié)點沿兩個方向到另一個結(jié)點的能量損失相等。以逆時針方向流動的損失為正，順時針方向的損失為負，則任一環(huán)路能量損失的代數(shù)和為零。各管道沿程損失以體積流量來表示，可寫為目前一百一十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點計算步驟初選各管道流向和流量求各管道能量損失YNY目前一百一十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第十節(jié)幾種常用的技術(shù)裝置一、集流器測風裝置它是風機實驗中常用的測流量的裝置。集流器減小進口阻力損失使進口速度分布均勻目前一百一十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對0-0和1-1截面列總流伯努利方程：集流器速度系數(shù)錐頂角為60°的圓錐形集流器，圓弧形集流器，目前一百一十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點二、虹吸管液體由較高液位的一端經(jīng)高出液面的管段自動流向較低液位的另一端，這一現(xiàn)象稱為虹吸現(xiàn)象。

吸水虹吸管的吸水高度h一般不超過7m。對上下游液面列伯努利方程目前一百一十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對1、2截面列伯努利方程液體在所處溫度下的飽和壓強為，則允許的吸水高度為：目前一百一十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前一百一十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前一百一十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點三、薄壁堰液體越過障壁漫溢的流動稱為堰流，在水利工程中廣泛應用。按障壁缺口形式分為矩形堰和三角形堰縮流堰平流堰三角形堰堰頂厚度除以堰前水頭小于0.67目前一百二十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第十一節(jié)液體出流孔口分類：第一類：薄壁孔口：厚壁孔口：S為容器壁厚或孔口銳緣厚度目前一百二十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第二類：小孔口：大孔口：可忽略孔口截面上各點速度的差異滿足的條件——不能忽略孔口截面上各點速度的差異目前一百二十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第三類：自由出流：淹沒出流：液體通過孔口流入大氣液體通過孔口流入液體空間目前一百二十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點一、薄壁孔口定常出流1、薄壁小孔口定常自由出流對截面1-1和c-c截面列總流伯努利方程出流流束的截面在離孔口d/2的地方收縮到最小，這里可視為緩變流。截面收縮的程度用目前一百二十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點流速系數(shù)流量系數(shù)若容器上面為敞口，則有：表征孔口出流性能的主要是孔口出流系數(shù)，包括收縮系數(shù)，流速系數(shù)和流量系數(shù)。目前一百二十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點1）收縮系數(shù)表示出流流束收縮的程度實驗表明：側(cè)壁離孔口的距離在一定范圍內(nèi)將影響流束的收縮和出流流量。全部收縮出流流束的全部周界都發(fā)生收縮。部分收縮出流流束只有部分發(fā)生收縮孔口有一邊或兩邊位于壁面上。條件：目前一百二十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點完善收縮側(cè)壁對流束的收縮沒有影響各邊離側(cè)壁的距離均大于孔口邊長的3倍以上。條件：目前一百二十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點孔口所在壁面的濕潤面積非完善收縮：有的邊離側(cè)壁的距離小于孔口邊長的3倍。2）流速系數(shù)對理想流體，不存在阻力損失，因此流速系數(shù)是實際流速與理想流速的比值目前一百二十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點流速系數(shù)的測定：假定容器為敞口，流束射入大氣時流體微團的運動方程為：當時，，局部損失系數(shù)為目前一百二十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點3）流量系數(shù)根據(jù)對流速系數(shù)的分析可知，流量系數(shù)是實際流量和理想流量的比值。通過實驗測得H、A和流量，便可求得流量系數(shù)。當時，目前一百三十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點當液體出流為薄壁小孔淹沒出流時，流速與流量的計算公式相同，流速系數(shù)和流量系數(shù)數(shù)值也相同，但H為兩液面的高度差。薄壁小孔淹沒出流目前一百三十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點2、薄壁大孔定常出流對大孔口定常自由出流，應保持不變。對截面1-1和c-c截面列總流伯努利方程引入收縮系數(shù)面積比目前一百三十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點流速系數(shù)流量系數(shù)因此，大孔口和小孔口出流流速和流量的計算公式形式完全相同，差別在于出流系數(shù)不同對于大孔口的淹沒出流，流速和流量計算公式同上，但H為兩液面的高度。目前一百三十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點上節(jié)小結(jié)幾種常用的技術(shù)裝置集流器可大幅降低入口的局部阻力損失虹吸管的吸收高度一般不超過7m液體出流不同形式孔口出流的計算公式相同，差別在于出流系數(shù)不同；對于淹沒出流，但H為兩液面的高度差。目前一百三十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點孔板流量計孔板流量計是電廠中測量水和蒸汽流量常用的節(jié)流裝置，此外還廣泛應用于石化、冶金、制藥等領(lǐng)域的液體、氣體、蒸汽流量的測定。經(jīng)孔板的流動屬于薄壁大孔口淹沒出流目前一百三十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點考慮不同因素的影響，并根據(jù)前面的計算公式目前一百三十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對給定的m，隨增大而減小，當時，對，查得的應乘以黏度修正系數(shù)注意：和是幾何尺寸系數(shù)m和雷諾數(shù)的函數(shù)，為極限雷諾數(shù)。對非表內(nèi)的管徑或m值對應的，可按內(nèi)插法求得。目前一百三十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點二、外伸管嘴定常出流對截面1-1和2-2截面列總流伯努利方程能量損失分為三部分：●進口損失，損失系數(shù)●縮頸后的擴大損失，●后半段的沿程損失，目前一百三十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點由此可聯(lián)立求得流速系數(shù)流量系數(shù)目前一百三十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對厚壁小孔口，則進口局部損失系數(shù)：突然擴大局部損失系數(shù)：沿程損失系數(shù)換算為局部損失系數(shù)（?。┠壳耙话偎氖揬總數(shù)一百七十五頁\編于十八點則，根據(jù)實測結(jié)果由此，可計算厚壁小孔口出流的流速系數(shù)：能量損失流量薄壁小孔口小（0.06）?。?.61）厚壁小孔口大（0.5）大（0.82）近似于突縮管的局部阻力系數(shù)。目前一百四十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點縮頸處的壓強低于大氣壓強，該處真空的抽吸作用使流量增大。保持管嘴內(nèi)真空的條件：噴嘴長度不能太短縮頸處壓強應不低于液體的飽和壓強當目前一百四十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點三、各種管嘴的出流系數(shù)薄壁孔口外伸內(nèi)伸收縮擴張流線形目前一百四十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前一百四十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前一百四十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點解：目前一百四十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點由此可得：目前一百四十七頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點按表6-5取可求得：目前一百四十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點四、薄壁孔口非定常出流某一瞬時t，容器內(nèi)的液位為z孔口的出流量為：根據(jù)質(zhì)量守恒：對上式進行積分，即可求得液位從H1降至H2所需的時間：目前一百四十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點對于等截面容器，，完成積分可得：令，，則放空時間為：可見，等截面容器中液體放空時間等于在恒定水頭作用下放空同樣體積流體所需時間的兩倍。該公式可適用于其他類型管嘴或短管，只需改變流量系數(shù)；對于液體灌注容器，該公式同樣適用。目前一百五十頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前一百五十一頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點目前一百五十二頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第十二節(jié)水擊現(xiàn)象水擊現(xiàn)象：以一定壓強流動的水由于受阻,流速突然降低，壓強突然升高。突然升高的壓強迅速向上游傳播，并在一定條件下反射回來，產(chǎn)生往復波動而引起管道振動，甚至形成轟轟的振動聲。一、水擊現(xiàn)象的全過程的描述（見下圖）目前一百五十三頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點閥門突然關(guān)閉時水擊現(xiàn)象的全過程目前一百五十四頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點由于液體的壓縮膨脹和管道的變形要消耗能量，故波動振蕩衰減直到消失。目前一百五十五頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點二、水擊壓強如圖，當水擊開始后，壓縮波傳遞距離為該段內(nèi)的流體質(zhì)量=原來的質(zhì)量+補充進來的質(zhì)量，即有：假定新增環(huán)面上的受力平衡則該段的軸向受力：目前一百五十六頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點

由動量方程：?。嚎伤愕媚壳耙话傥迨唔揬總數(shù)一百七十五頁\編于十八點四、直接水擊和間接水擊以及減弱水擊的措施直接水擊閥門關(guān)閉時間，即第一道反射的膨脹波還沒達到閥門時，閥門已經(jīng)完全關(guān)閉。陸續(xù)到達閥門時，閥門還沒有完全關(guān)閉。間接水擊閥門關(guān)閉時間，即反射的膨脹波（二）減弱措施

1）避免直接水擊,盡量延長作用時間。

2）采取過載保護——蓄能器、緩沖閥等。

3）形成間接水擊，使用彈性好的管子。直接水擊時，閥門處產(chǎn)生最大的水擊壓強。間接水擊時，閥門處產(chǎn)生水擊壓強將小于。目前一百五十八頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點水錘泵原理圖目前一百五十九頁\總數(shù)一百七十五頁\編于十八點第十三節(jié)氣穴和氣蝕簡介一、氣穴由于壓強降低而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為氣穴（空泡）現(xiàn)象。分離壓強低于時，溶解在液體中的氣體游離出來形成氣泡飽和壓強低于時，液體汽化產(chǎn)生大量的氣泡目前