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1、第六章孔口、管嘴出流和有壓管路第六章 孔口、管嘴出流和有壓管路孔口出流：孔口出流：容器壁上開孔，水經(jīng)孔口流出的水力現(xiàn)象。管嘴出流：管嘴出流：在孔口上連接長為3-4倍孔徑的短管。水經(jīng) 短管并在出口斷面滿管流出的水力現(xiàn)象。有壓管流：有壓管流：水沿管道滿管流動的水力現(xiàn)象 6-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流6-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流11Hdccoo薄壁孔口：薄壁孔口：在容器壁上開一小孔，壁的厚度對水流沒有影響?？妆谂c水流只在一條曲線上接觸。 水頭H不同，各點的出流情況也不同。根據(jù) 比值的大小把孔口分為大孔和小孔兩類。 Hd小孔：1 . 0Hd小孔上各點水頭取同一數(shù)值大孔：1

2、 .0Hd若水頭H不變，則稱為恒定出流。 一、小孔口的出流1.小孔口的自由出流自由出流：孔口流出的水流進入到空氣中。收縮斷面： 由于流線不能有折角只能平滑的彎曲， 故在孔口處質(zhì)點的流線不是彼此平行的，流經(jīng)孔口后，流線的曲率減小。各流線在約為孔徑的一半處，水流幾乎具有平行的流線。 推導孔口出流關(guān)系式：選通過孔口形心的水平面為基準面， 1-1 和 c-c 為計算面，列伯諾里方程： cwcccahgVpgVPH120222006-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流水箱中的微小損失可以忽略，于是wh只是孔口的局部損失。gVhhcmcw2201在自由出流且容器開口的情況下，capp （經(jīng)實測，收縮斷面的流速分

3、布相當均勻，所以，其斷面鉛垂線上的各點的壓強均相等，都等于外界大氣壓。 ） 上式寫為：gVgVgVgVHccccc2)(22220202200令gVHH22000代入得:6-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流gVHcc2)(200000221gHgHVcc0H作用水頭（有效水頭） ，包括流速水頭。流速系數(shù)00111c表示實際流速與理論流速之比。實驗：薄壁小孔流速系數(shù) 98. 097. 0則局部阻力系數(shù)為06. 0197. 01112206-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流eAAc令稱為收縮系數(shù) 完善： =0.63-0.64 孔的流量系數(shù)，表示實際流量與理論流量之比，e62. 060. 02、小孔的淹沒出

4、流孔斷面上各點的有效水頭是一致的，且都等于上下游水位差，所以在這種情況下，可不分大孔和小孔。淹沒出流孔口流出的水流不是流入空氣，而是進入到另一種水中， 致使孔口淹沒在下游水面之下。6-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流1-1、2-2 列伯諾里方程：whgVpHgVpH222222221111而gVgVhcsecw222200水流經(jīng)孔口的局部阻力系數(shù)，se水流由孔口流出后擴大的局部阻力系數(shù)1H2H11221V2V0H6-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流gVgVhccsew2)1 (2)(2020代入整理得：gVgVgVHHc2)1 (22202222112121pp 令gVgVHHH22222211210

5、當容器較大時，021VVgVHc2)1 (2006-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流0002211gHgHVc對于小孔 ：若是不全部收縮，流量系數(shù))1 (xsc c-系數(shù)，圓孔為 0.13，方孔為 0.15。s孔沒有收縮部分的周界長度（m）. X孔口全部的周界長度（m）. 若是不完善收縮2)(64. 01 A 孔口所在器壁的全部面積（ m2）6-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流二、薄壁大孔口的自由出流 設(shè)想大孔口出流水股由許多流束所組成，把這些流束出流的微小流量累計起來，可得出流的流量，這種想法是可行的。為討論簡單，僅分析矩形大孔口的出流情況。設(shè)矩形孔口的寬為 b,高為 e ，流束出流的微小流量dQ可

6、按小孔口出流分式來計算，并等于： dAghdQ2即為大孔口出流的流量公式 6-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流Hh2H1HebdhdAdhghb2)(23223123221HHgbdQQHH如果以21eHH和22eHH代入上式（H 為大孔口形心點上水頭） ， 并經(jīng)過簡化得：2)(96112HegHbeQ1)(96112He這與小孔自由出流的公式形式完全一樣，只是流量系數(shù)不同。 6-1 液體經(jīng)薄壁孔口的恒定出流6-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流1) 圓柱形管嘴：又可分為外管嘴和內(nèi)管嘴。 2) 圓錐形管嘴： 1、 圓柱形外管嘴的恒定出流自由出流分類：水進入到管嘴后，同樣形成收縮，在收縮斷面 c-c處形成旋渦

7、區(qū)，對 o-o 和 b-b列伯諾里方程：waahgVpgVpH20222006-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流式中 hw 為管嘴水頭損失，等于進口損失與收縮斷面后的擴大損失之和（沿程損失忽略） 。gVhnw22即：令gVHH22000代入上式gVgVgVHnn2)(22222000221gHgHVnn0022gHAgHAAVQnnb0cbc0H0VVap6-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流式中n為管嘴阻力系數(shù)，即管道銳緣進口局部阻力系數(shù)。n管嘴流速系數(shù)82. 05 . 0111nn可見，管嘴與孔口的公式完全相同，只是 即在相同水頭下，同樣斷面管嘴的過流能力是孔口的 1.32 倍。 32. 162. 082.

8、 0n淹沒出流：與自由出流形式完全相同，只是 H 不同。2、圓柱形外管嘴的真空孔口外面加管嘴后，增加了阻力，但是流量反而增加，這是由于收縮斷面處真空的作用。5 . 0n6-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流證明：對其斷面 c-c 和 b-b列伯諾里方程：waccchgVpgVp202022AVVAccVVVcAAce1wh局部損失發(fā)生在水流擴大上gVhsew22代入得：gVgVgVppseac2222222e6-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流引用02gHVn0222HgVn0222022) 11(HpHppnanseaceee對于圓柱形管嘴：經(jīng)實驗得0 . 164. 0e82. 0n022282. 0) 16

9、4. 01(0 . 164. 00 . 1Hppac6-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流075. 0Hppac收縮斷面處的真空度為075. 0Hpppcav一般規(guī)定最大真空度不超過 7 米mpHv975. 0775. 00管嘴正常工作的必要充分條件是：1）90H米水柱2）dl)43( （以保證液流封閉管嘴的末端斷面）如容器壁的厚度達到（3-4）d ,則可按管嘴來計算。6-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流相當于把作用水頭增加了75。例：在容器壁上有兩個相同的薄壁小孔口，位于不同的高度上， 問兩孔口在什么位置時其兩水舌到達水平地面的距離相等？ 解：原理Vtx 221gty 對孔 1 來說：112ghV到達地面所需

10、的時間為：21221gthhghht)(2211hhap2h126-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流水平距離為:ghhghtVx)(2221111對于孔 2 來說)(212hhgV時間：22221gth ght222水平距離ghhhgtVx212222)(2由得21xx ghhhgghhgh21212)(2)(22)()(1221hhhhhhhhhhhhhh22121121hh 6-2 液體經(jīng)管嘴的恒定出流 6-3 液 體 經(jīng) 孔 口 （ 管 嘴 ） 的 非 恒 定 出 流 dh2Hh1H在某時刻t，孔口的水頭為h，經(jīng)孔口流出的流量為：ghAQ2在dt時間內(nèi)，流出的體積為： dtghAQdt26-3

11、液體經(jīng)孔口（管嘴）的非恒定出流在同一個dt 時間內(nèi)，水面降落dh，減少的體積為 dhdV：容器的截面積。 dhdtghA2hdhgAdhghAdt22水頭從H1降到H2所需的時間為： 2122221HHgAhdhgAdttHH6-3 液體經(jīng)孔口（管嘴）的非恒定出流放空所需要的時間（H2=0）： max11122222QVgHAHgAHt6-3 液體經(jīng)孔口（管嘴）的非恒定出流6-4 短管的水力計算 短管： 指管路的總水頭損失中，沿程水頭損失和局部水頭損失均占相當比重，計算時都不可忽略的管路（L/d1000） 。如：水泵的吸水管、虹吸管。1、自由出流對 11、22 斷面：2122221222222

12、2wwhgVhgVpzH令：02002HgVH2122202whgVH1212H0VVap6-4 短管的水力計算gVdLgVgVdLhhhmfw22222222221gVdLgVdLgVH2222220021gHdLV002211gHAgHAdLVAQc式中c稱為流量系數(shù)；若忽略行近流速水頭，則 H0HgHAQc26-4 短管的水力計算2、淹沒出流 11、22 斷面列能量方程：212112waahphgVpHhgVgVdLhw222221忽略行近流速：gVdLgVgVdLH22222212121VVapHh33006-4 短管的水力計算gHdLV21gHAgHdLAVAQc223、若選 11、

13、33 為計算斷面：212110020whhgVHhgHAgHdLAVAQc22上述三式中c值是相同的，只是作用水頭不同。6-4 短管的水力計算3、沿管線液體壓強的分布HwihgVi22ipiz總水頭線測壓管水頭線iiwizgVhHpi226-4 短管的水力計算4、短管水力計算實例 例 1 利用虹吸管將河水引送至堤外灌溉，已知堤內(nèi)外的水位差為 2.60 米，選用鑄鐵管，直徑 d 為 350mm，每個彎段的局部阻力系數(shù)2=3=5=0.2，閥門的局部阻力系數(shù)4=0.15，入口網(wǎng)罩的局部阻力系數(shù)1=5.0，出口淹沒在水面以下， 管線上游 AB 段長 15.0 米， 下游 BC 段長 20 米，虹吸管頂

14、的安裝高度 5 米，試確定虹吸管的輸水量并校核管頂斷面的安裝高度 hs。 zshABC12345112233解： 確定輸水量按短管計算，忽略行進流速水頭的影響查表：鑄鐵管：n=0.011mdR0875. 035. 0414157.600875. 0011. 0116161RnC0214. 057.6081. 98822Cg在淹沒出流情況下：出口543211dLcsmgzAQc/23.06.281.9235.014.341335.0232335. 00 . 115. 02 . 030 . 535. 0350214. 01計算管頂斷面的真空度21222222111122whgVpzgVpz已知：z

15、1=0 z2=hs p1=pa V1=0 1=2=1smAQV/39. 235. 014. 34123. 022gVhgVdLppsa2222222mgVdLhpppsav13. 781. 9239. 22 . 020 . 535. 0150214. 010 . 5212222而管頂安裝高度 hs=5.0m，在允許范圍內(nèi)。ap例 2：水泵流量 Q=25m3/h，吸水管長度 L1=3.5m L2=1.5m （d/R=0.6）壓水 管長 度L3=2.0m L4=15mL5=3.0m 水泵提 水高程 z=18m， 水泵最大真空度不超過 6m，試確定水泵允許安裝高度，并計算水泵的總揚程1L2L3L4L

16、5LzsHR1122解：確定水泵允許安裝高度VQd4按設(shè)計規(guī)范要求：吸水管的流速取 1.02.0m/s 壓水管的流速取 1.52.5m/s一般情況下，壓水管的直徑比吸水管的直徑小一號。取 V吸=1.5m/s，則管徑：mmd7736005 . 114. 3254吸mm75取實際流速：smAQV/57. 13600075. 014. 341252吸對 1！ 、22 斷面列能量方程：21222222111122whgVpzgVpz已知：z1=0 z2=Hs p1=pa 1=2=1 V1=0 V2=V吸swaHhgVpp21222吸因為 V=1.57m/s1.2m/s，由舍維列夫公式：0457. 00

17、75. 0021. 0021. 03 . 03 . 0d局部阻力系數(shù)：底閥：1=8.5 900彎頭：2=3=4=0.158mhppva0 . 62mgVdLLgVhHvs4 . 447. 113. 00 . 681. 9257. 1158. 05 . 8075. 05 . 15 . 30457. 081. 9257. 10 . 62222221212吸吸根據(jù)計算，安裝高度小于 4.4 米，否則可能破壞水泵的正常工作。在計算中設(shè) L1=3.5m4.4m，故方案是允許的。計算水泵的總揚程水泵總揚程 H=靜揚程 + 吸水管水頭損失 + 壓水管水頭損失H=Z+hw吸+hw壓壓水管流速取：V壓=2.0m

18、/s，壓水管直徑為：mmmmVQd65673600214. 32544取壓則實際流速為： V壓=2.09m/s mgVdLhw56. 381. 9209. 20 . 12158. 0065. 031520477. 0222壓0477. 0065. 0021. 0021. 03 . 03 . 0dmgVdLhw47. 181. 9257. 15 . 8158. 0075. 05 . 15 . 30457. 0222吸已知：Z=18 米 H=18+3.56+1.47=23.03m 根據(jù)流量和總揚程可以選擇適當型號的水泵。6-5 長管的水力計算長管長管： 指管道的水力計算中，如果局部水頭損失和流速水

19、頭之和與沿程水頭損失比較起來很小，所以在計算時常常將其按沿程水頭損失的某一百分數(shù)估算或完全忽略不計。一、簡單長管簡單長管是管徑不變的沒有分支的單一管道情況HVap作用水頭為：whgVH22如忽略局部阻力和流速水頭,則上式可寫為：gVdLhHf22上式說明長管的作用水頭 H 全部消耗于沿程水頭損失，在長管中總水頭線與測管水頭線重合。長管水力計算的主要問題是確定沿程水頭損失。在給水工程中，給水管道的水流一般屬于紊流阻力平方區(qū)和紊流過渡區(qū)。實際工程中常用的各種計算方法：1.比阻法（流量模數(shù)法）習慣使用gVdLhf22公式 ，24dQV則有：gdQdLhHf21164222528LQdgH令528dg

20、A則2ALQH 即為簡單管路按比阻計算關(guān)系式比阻 A是單位流量通過單位長度管道所需的水頭。)/(62ms流量模數(shù)(k)：21KA 比阻 A的求法舍維列夫公式適用于舊鋼管及舊鑄鐵管，常用于給水管網(wǎng)水力計算中。將3 . 00210. 0d和3 . 03 . 0)867. 01 (0179. 0Vd分別代入比阻公式，在阻力平方區(qū))/2 . 1(smV 3 . 53 . 052001736. 00210. 08dddgA在紊流過度區(qū)(V1.2sm)kAdVVddgA)001736. 0()867. 01 (852. 0)867. 01 (0179. 083.53 . 03 . 03 . 052 k-修

21、正系數(shù)。3 . 0)867. 01 (852. 0Vk上式表明， 過渡區(qū)的比阻可用阻力平方區(qū)的比阻乘上修正系數(shù) k 來計算 鋼管及鑄鐵管水力計算表采用管子計算內(nèi)徑的尺寸，在確定計算內(nèi)徑 dj 時直徑小于mm300的鋼管及鑄鐵管，考慮銹蝕和塵垢的影響，其內(nèi)徑應(yīng)減去mm1計算，對于的減少無實際意義以上的管子。這種直徑mm300，可不考慮。滿寧公式將611Rnc 28cgdR41代入528dgA得33. 523 .10dnA 2、按水力坡度計算gVdLhLHJf212對于鋼管和鑄鐵管，用舍維列夫公式：V1.2m/s3 . 1200107. 0dVJ V1.2m/s3 . 03 . 12867. 01

22、000912. 0VdVJ鋼筋混凝土管，一般用謝才公式：RCVJ22QD（mm）300350hm /3sL/VV1000J1000J439.2 122 1.7315.31.276.74446.4 124 1.7515.81.296.963 按莫迪圖計算（通過例題來說明其用法）例：均勻鋼管長 5000 米， 直徑 200 毫米， 當量粗糙度為 0.03毫米，連接兩個水池，水溫為 15 度，總水頭差 H 等于 50米，試確定管中流量，要求用下列各方法計算：用莫迪圖；比阻法（舍維列夫法） ；用水力坡度計算VHAB解：列出 A到 B的伯努力方程BAwhHgVdL22用莫迪圖計算首先確定，先假定一個流速

23、，然后通過迭代求解：設(shè)：V=2.0m/s ；t=15 =1.1810-6m2/s561039. 31018. 12 . 02VdRe00015. 020003. 0d查莫迪圖得：=0.015管中流速：dLgHV2sm/62. 12 . 05000015. 05081. 92再算：561075. 21018. 12 . 062. 1VdRe查莫迪圖得：=0.016管中流速：dLgHV2sm/57. 12 . 05000016. 05081. 92再重復(fù)以上步驟，直至變化非常小為止，最后采用 V=1.56m/ssLsmVAQ/98.48/04898. 02 . 014. 34156. 132用比阻

24、法查表 6-8，A=9.273s2/m6)/(84.325000273. 950slALHQ驗算：smdQV/05. 12 . 014. 303284. 04422V1.2m/s 修正：k=1.023)/(47.325000273. 9023. 150slkALHQ用水力坡度計算01. 0500050LHJ d=200mm查手冊 1 得：V=1.06(m/s) Q=32.75(l/s)二、串聯(lián)管路由直徑不同的幾段管段順次連接的管路稱為串聯(lián)管路。貫穿全線的總水頭損失等于從始段到末端各段水頭損失之和。Q1Q2Q3q1q21fh2fh3fh211iiniinifQLAhHi流量滿足連續(xù)性方程：流向節(jié)

25、點的流量等于流出節(jié)點的流量。211QqQ322QqQ聯(lián)立上述三式，可解出 Q、d、H 等。例題：由一條用水泥沙漿涂襯內(nèi)壁的鑄鐵輸水管，已知 n=0.012，作用水頭 H=20 米，管長 L=2000 米，通過流量 Q=200 升/秒，請選擇鑄鐵管直徑 d？解：按長管計算H=ALQ26222/25. 02 . 0200020msLQHA查表得到與計算的 A值相近的直徑是：d=350mm A=0.401s2/m6d=400mm A=0.196s2/m6為了保證供水，采用 d=400mm為宜，但大管徑不經(jīng)濟。采用兩段直徑不同的管道串聯(lián)（350mm、400mm） 。設(shè) 400mm管長為 L1， 比阻為

26、 A01；350mm管長為 L2，比阻為 A02A01=0.196s2/m6 A02=0.401s2/m62202101QLALAH500401. 0196. 02 . 0401. 0196. 02021221LLLL L1+L2=2000得：L1=1474m L2=526m三、 并聯(lián)管路為了提高供水的可靠性在兩節(jié)點之間開設(shè)兩條以上管路稱為并聯(lián)管路。 如圖：B、C兩點間的三條管道構(gòu)成一組并聯(lián)管道。無論對哪一條管道在 B、C 兩斷面間單位重量液體水頭損失相等，忽略局部水頭損失可以寫為：BC123qDAfBCfffhhhh321上式代表了并聯(lián)各管中的流動應(yīng)滿足共同的邊界條件，對每一個單獨各段來說，

27、都是簡單管路，用比阻可表示成：因為各管段的長度、直徑、粗糙度可能不同，因此流量也不會相等。但各段流量要滿足連續(xù)條件：聯(lián)立上式即可求解233322222111QLAQLAQLA321QQQQABCDQqQQQ321四、沿程均勻泄流管路HLxdxMAqLQtzQ途泄流量：除通過流量外，還有沿著管長從側(cè)面不斷連續(xù)向外泄出的流量。在dx的微小管段上，可認為通過的流量Qx不變。dxAQdhxf2qxQQQtzxLxQQQttzdxLxQQQAdhttzf2)(dxLxQQQAhdhttzLfLf200)(流動處于阻力平方區(qū)，則比阻A是常數(shù) ，積分得：2231ttzzfQQQQALh上式可近似寫作255.

28、 0tzfQQALh在實際計算時，常引用計算流量tzcQQQ55. 02cfALQh 在通過流量Qz=0時，231tfALQh 說明管路在只有沿途均勻泄流時，其水頭損失僅為轉(zhuǎn)輸流量通過時水頭損失的三分之一。6-6 管路水力計算基礎(chǔ)分類：1、枝狀管網(wǎng)： 就是一些獨立的沒有環(huán)形封閉部分的支管，共同連接在一根干管上所組成的管網(wǎng)。2、環(huán)狀管網(wǎng)：用管道連通枝狀管網(wǎng)的各個尾端，即形成環(huán)狀管網(wǎng)。一、枝狀管網(wǎng)分新建和擴建兩種情況：1、新建管網(wǎng)的設(shè)計主要在于確定水塔的高度和各管段的管徑： iiiiDVQL、經(jīng)濟流速：使得供水總成本最低的流速。流量一定時，D、V，費管材D、V、hf，水泵揚程和水塔高度增加，電費增

29、加，管路造價降低。流速費用經(jīng)濟流速基建電費總費用經(jīng)濟流速：smVmmd/0 . 16 . 0 400100時，smVmmd/4 . 10 . 1 400時，在已知流量 Q，直徑 d 及管長 L 的條件下，00tH0zzHfhtZ計算出各段的水頭損失，最后按串聯(lián)管路 計算管線中從水塔到管網(wǎng)控制點（最不利點）的水頭損失（管網(wǎng)的控制點是指在管網(wǎng)中水塔到該點的水頭損失、地形標高和要求自由水頭三項之和最大值之點） 。于是水塔高度 Ht可按下式求得：tzftZZHhH0式中： 從水塔到管網(wǎng)控制點的總水頭損失。 Hz控制點的自由水頭。 Z0控制點的地形標高。 Zt水塔處的地形標高。fh2、擴建已有給水系統(tǒng)的

30、設(shè)計已知：水塔高度 Ht，管長 l,自由水頭 Hz 求：d。 算出它們各自的平均水力坡度：LhJf然后選擇其中平均水力坡度最小的那根干管作為控制干線進行設(shè)計.計算各管段的比阻：2QJA根據(jù)A值選擇各段管徑.二、環(huán)狀管網(wǎng)確定各段的流量、管徑及相應(yīng)各段的水頭損失必須滿足：1、根據(jù)連續(xù)性條件：流入任一節(jié)點流量之和應(yīng)等于流出該節(jié)點的流量之和（包括節(jié)點流量） ，即任一節(jié)點的流量之代數(shù)和等于零。0iQ2、對于每一個閉合環(huán)如規(guī)定順時針方向水流所引起的水頭損失為正，逆時針方向所引起的水頭損失為負，則任一閉合環(huán)狀管路中的水頭損失之代數(shù)和等于零。0ifhABCDEF0FCAFBCABffffhhhh0EDFECD

31、FCffffhhhh哈代-克羅斯方法介紹如下：1、根據(jù)各節(jié)點供水情況，初步假定管網(wǎng)中各管段的水流方向，對各管段的流量進行第一次分配。使其滿足0iQ2、按經(jīng)濟流速計算，選定管徑。3、對各環(huán)計算水頭損失，使其滿足：0ifh如果0ifh需對流量分配進行修正，直到滿足為止。具體方法如下：首先根據(jù) 進行流量分配。0iQ求水頭損失：2ALQhf各環(huán)路閉和差：iffhh當初分流量不滿足閉和條件時，在各環(huán)路加入校正流量Q， 各管段相應(yīng)得到水頭損失增量hf，即：2221QQALQQQALhhffQALQALQQQALQhhff22122如加入校正流量后，環(huán)內(nèi)應(yīng)滿足閉和條件，則有：02QALQhhhhhfffff

32、QhhQALQhALQhQffff2222將Q與各段第一次分配流量相加得第二次分配流量，并以同樣的步驟逐次計算，直到滿足所需要的精度。一般要求閉合差小于0.5m即可。例、有一環(huán)狀管網(wǎng)，用鑄鐵管，粗糙系數(shù)n=0.0125，由a、b、c、d四個節(jié)點組成，各管段長度和節(jié)點流量分別在圖上示出，確定各管段的直徑及管網(wǎng)中的流量分配。abcdsLQa/80sLQd/10sLQc/55sLQb/15450m 500m550m 500m 400m 解： 設(shè)各管水流方向，順時針方向為正，初分流量：sLQ/501sLQ/304sLQ/405sLQ/203sLQ/152 按經(jīng)濟流速確定管徑：mmd2501mmd200

33、4mmd2505mmd2003mmd1502 用2ALQhf計算各管段水頭損失。0125. 0,2501nmmd查表54得621/614. 2msA mhf94. 2)1050(450614. 223abcdsLQa/80sLQd/10sLQc/55sLQb/15250mm150mm250mm200mm200mm同法計算各管水頭損失，規(guī)定順時針方向流動水頭損失為正，逆時針為負。 對兩環(huán)各管段流量分配進行修正計算環(huán)號管段號管長（m） 計算項目次數(shù)環(huán)環(huán)450500400500500550初分流量計算mmdsLQ/62/msA mhfQhf/計算Q2502002001502502005020-301

34、5-40-202.6148.5958.59539.8632.6148.595+2.94+1.72-3.09+4.48-2.30-1.720.0590.0860.1030.300.0580.08657. 1fh248. 0/Qhf17. 3248. 0257. 11Q46. 0fh444. 0/Qhf52. 0444. 0246. 02Q環(huán)號管段號管長（m） 計算項目次數(shù)環(huán)環(huán)450500400500500550第一次修正計算mmdsLQ/ mhfQhf/計算Q250200200150250200-3.17-3.17+0.52-3.17-0.52-0.5246.8317.53-33.1714.48

35、-40.52-17.35+2.56+1.29-3.78+4.17-2.16-1.290.0550.0740.1130.2880.0530.07407. 0fh242. 0/Qhf145. 0242. 0207. 01Q72. 0fh415. 0/Qhf866. 0415. 0272. 02QsLQ/+3.17-0.52環(huán)號管段號管長（m） 計算項目次數(shù)環(huán)環(huán)450500400500500550第二次修正計算mmdsLQ/ mhfQhf/計算Q 250200200150250200-0.145-0.145+0.866-0.145-0.866-0.86646.6818.07-33.3213.61-4

36、1.39-18.07+2.57+1.40-3.80+3.70-2.45-1.400.0550.07750.1140.2710.05920.07717. 0fh15. 0fhsLQ/ -0.866+0.145滿足要求滿足要求6-7 有壓管道中的水擊有壓管道中的水擊1 1、水擊現(xiàn)象、水擊現(xiàn)象 水擊是有壓管道中的非恒定流現(xiàn)象。當有壓管道中的閥門突然開啟、關(guān)閉或水泵因故突然停止工作，使水流流速急劇變化，引起管內(nèi)壓強發(fā)生大幅度交替升降。 這種變化以一定的速度向上游或下游傳播，并且在邊界上發(fā)生反射，這種水流現(xiàn)象叫做水擊（或水錘）水擊（或水錘）。 交替升降的壓強稱為水擊壓強水擊壓強。 產(chǎn)生水擊現(xiàn)象的原因是由

37、于液體存在慣性和可壓縮性。水擊現(xiàn)象的實質(zhì)上是由于管道內(nèi)水體流速的改變，導致水體的動量發(fā)生急劇改變而引起作用力變化的結(jié)果。 2 2、水擊波的傳播過程水擊是以壓力波的形式在有限的管道邊界內(nèi)進行傳播和反射的，稱為水擊波。水擊波的傳播分為四個階段 ：第一階段：增壓波從閥門向管道進口傳播第二階段：減壓波從管道進口向閥門傳播第三階段：減壓波從閥門向管道進口傳播第四階段：增壓波從管道進口向閥門傳播 由于摩擦阻力的作用，水擊波在管道內(nèi)的傳播將逐漸衰減，最后達到平衡狀態(tài)。 水擊波在閥門和水庫之間往返一次所需的時間 ，稱為一個相長。 cLT2往返兩次的時間 ，稱為一個周期。 TcL24在彈性管道中水擊波的傳播速度

38、為：DEkc11435（m/s） 式中：k水的彈性體積系數(shù)，約為19.6108N/m2； D管徑； 管壁厚度； E管道材料的彈性系數(shù)，鋼管為19.61010N/m2 。當 時，水擊波速約為c =1000 m/s。 100D3 3、水擊的分類、水擊的分類 根據(jù)閘門關(guān)閉（或開啟）的時間Ts與相長T的比值，我們把水擊分為兩類： 直接水擊直接水擊： 閘門關(guān)閉（或開啟）的時間TsT（相長），即從水庫反射的減（增）壓波尚沒有到達閥門處時，閥門已經(jīng)關(guān)閉（開啟）完畢，閥門處已達最大（?。┧畵魤簭?。間接水擊間接水擊： 指閘門關(guān)閉（或開啟）的時間TsT（相長），即從水庫反射的減（增）壓波已到達閥門處，閥門尚未關(guān)（

39、開）完畢，使閥門處水擊壓強不能再升高（降低）到最大（?。?。 由于直接水擊壓強遠大于間接水擊壓強，破壞性較強，在實際工程中應(yīng)盡可能采取措施，避免產(chǎn)生直接水擊破壞。 4 4、直接水擊壓強計算公式、直接水擊壓強計算公式 p=c(V0-V) )(0VVgcH用水柱表示 式中：c是水擊波速，v0是管內(nèi)原來流速，v是閥門啟閉后的流速。 對于普通鋼管， 得c=1000m/s，如閥門關(guān)閉前的流速v0=1.0m/s，閥門突然關(guān)閉引起的直接水擊壓強，由上式算得,1001,100EKDapcVp60105、間接水擊壓強計算公式水擊壓強計算公式 sTTcVp0T=2L/c-水擊波相長；Ts-閥門關(guān)閉時間。5、防止產(chǎn)生

40、直接水擊破壞的措施防止產(chǎn)生直接水擊破壞的措施 縮短壓力管道的長度 、采用彈性模量較小材質(zhì)的管道；延長閥門關(guān)閉的時間Ts； 由于水工建筑物布置的條件所限制，當壓力管道的長度不能改變，可以在靠近閥門的地方修建調(diào)壓井，縮小水擊壓強影響的范圍，減小水擊壓強值。 一、是非題一、是非題(正確的劃正確的劃“”，錯誤的劃，錯誤的劃“ ”)1、水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。 （）2、水流總是從流速大的地方向流速小的地方流動。 （）3、漸變流過水斷面上各點的測壓管水頭都相同。 () 4、粘滯性是引起液流運動能量損失的根本原因。 () 5、層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。 () 6、水力粗糙管道是

41、表示管道的邊壁比較粗糙。 （）7、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有的液體。 （）8、恒定總流能量方程只適用于整個水流都是漸變流的情況。 （）9、恒定流一定是均勻流，層流也一定是均勻流。 （）二、單項選擇題二、單項選擇題(填寫唯一正確答案的編號填寫唯一正確答案的編號)1、已知水流的沿程阻力系數(shù) 只與邊界粗糙度有關(guān)，可 判斷該水流屬于1 層流區(qū) ； 2 紊流光滑區(qū) ；3 紊流過渡粗糙區(qū) ； 4 紊流粗糙區(qū) 。（4）2、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合1對數(shù)分布； 2直線分布； 3拋物線分布； 4橢圓分布。（1）3、層流斷面流速分布規(guī)律符合 1 對數(shù)分布 ； 2 直線分布 ； 3 拋物線分布 ； 4 橢圓分布。

42、（3）4、在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面 （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。（3）1、實際液體在流動時產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因是 ，外因是 。液體的粘滯性邊界條件的影響2、三種液體盛有容器中，如圖所示的四條水平面，其中為等壓面的是 BB3有人說“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？ 解：解：這種說法是錯誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對于空間而言，即運動要素沿流程不變，而恒定流是相對于時間而言，即運動要素不隨時間而變。兩者判別標準不同。 參考答案512smQ/78. 03mpv21. 5513mH96.34514smQ/027. 03mz824. 0519mH59. 1sLQ/62. 92sLQ/38.103523smQ/62. 031smQ/32. 032smQ/30. 033524mmdAB200mmdBC150mmdBD100