1、溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學管網(wǎng)的水力計算管網(wǎng)的水力計算 孔口、管嘴恒定出流的水力計算孔口、管嘴恒定出流的水力計算 有壓管路恒定流動的水力計算有壓管路恒定流動的水力計算 離心式水泵的水力計算離心式水泵的水力計算溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學 以上各章中討論了液體運動的基本規(guī)律，導以上各章中討論了液體運動的基本規(guī)律，導出了水力學的基本方程出了水力學的基本方程

2、連續(xù)方程、能量方程連續(xù)方程、能量方程及動量方程，并闡述了水頭損失的計算方法，應及動量方程，并闡述了水頭損失的計算方法，應用這些基本原理即可研究解決工程中常見的水力用這些基本原理即可研究解決工程中常見的水力計算問題，如有壓管道中的恒定流、明渠恒定流計算問題，如有壓管道中的恒定流、明渠恒定流及水工建筑物的水力計算等。及水工建筑物的水力計算等。 本章討論的重點是孔口、管嘴和有壓管中恒本章討論的重點是孔口、管嘴和有壓管中恒定流的水力計算。定流的水力計算。即短管（水泵裝置、虹吸管、即短管（水泵裝置、虹吸管、倒虹吸管）、長管的水力計算和測壓管水頭線和倒虹吸管）、長管的水力計算和測壓管水頭線和總水頭線的繪制

3、。總水頭線的繪制。溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學w 0dl孔口10Hd 10Hd 小孔口大孔口w 43dl管嘴w 4dl管路10004dl短管1000dl長管簡單管路復雜管路復雜管路串聯(lián)管路并聯(lián)管路管網(wǎng)枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學 6.1.1.16.1.1.1孔口出流孔口出流（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，如圖。應用：排水工程中各類取水，泄水閘孔，以及流，如圖。應用：排水工程中各類取水，泄水閘孔，以及某些量

4、測流量設(shè)備均屬孔口。某些量測流量設(shè)備均屬孔口。 溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學1.1.根據(jù)根據(jù)d/Hd/H的比值大小可分為：的比值大小可分為：大孔口、小孔口大孔口、小孔口 ：當孔口直徑：當孔口直徑d（或高度（或高度e）與孔口形心以上的水頭）與孔口形心以上的水頭高高H的比值大于的比值大于0.1，即，即時，時，需考慮在孔口射流斷面上各點的水頭、需考慮在孔口射流斷面上各點的水頭、壓強、速度沿孔口高度的變化，這時壓強、速度沿孔口高度的變化，這時的孔口稱為大孔口。的孔口稱為大孔口。 ：當孔口直：當孔口直徑徑d（或高

5、度（或高度e）與孔口形心以上的水）與孔口形心以上的水頭高度頭高度H的比值小于的比值小于0.1，即，即時，可認為孔口射流斷面上的各點流時，可認為孔口射流斷面上的各點流速相等，速相等， 且各點水頭亦相等，這時且各點水頭亦相等，這時的孔口稱為小孔口。的孔口稱為小孔口。溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學2.2.根據(jù)出流條件的不同，可分為自由出流和淹沒出流根據(jù)出流條件的不同，可分為自由出流和淹沒出流 ：若經(jīng)孔口流出的水流直接進：若經(jīng)孔口流出的水流直接進入空氣中，此時收縮斷面的壓強可認為是大氣壓強，即入空氣中，此時收縮斷面的壓強可認為是大氣壓強，即pc=pa，則該孔口出流稱為孔口

6、自由出流。則該孔口出流稱為孔口自由出流。 ：若經(jīng)孔口流出的水流：若經(jīng)孔口流出的水流不是進入空氣，而是流入下游水體中，致使孔口淹沒在下游水不是進入空氣，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。面之下，這種情況稱為淹沒出流。 溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學3.3.根據(jù)孔口水頭變化情況，出流可分為：恒定出流、根據(jù)孔口水頭變化情況，出流可分為：恒定出流、非恒定出流非恒定出流 ：當孔口出流時，水箱：當孔口出流時，水箱中水量如能得到源源不斷的補充，從而使孔口的水頭不變，中水量如能得到源源不斷的補充，從而使孔口的水頭不變，此時的出流稱為恒定出流。此

7、時的出流稱為恒定出流。 ：當孔口出流時，：當孔口出流時，水箱中水量得不到補充，則孔口的水頭不斷變化，此時的水箱中水量得不到補充，則孔口的水頭不斷變化，此時的出流稱為非恒定出流。出流稱為非恒定出流。 一、薄壁孔口一、薄壁孔口 薄壁孔口（薄壁孔口（thin-wall orifice）：）：當當孔口具有銳緣時，孔壁與水流僅在孔口具有銳緣時，孔壁與水流僅在一條周線上接觸，即孔口的壁厚對一條周線上接觸，即孔口的壁厚對出流并不發(fā)生影響。這種孔口叫做出流并不發(fā)生影響。這種孔口叫做薄壁孔口。薄壁孔口。l/d 二、薄壁小孔口恒定自由出流二、薄壁小孔口恒定自由出流 液流從各個方向涌向孔口，由于慣液流從各個方向涌向

8、孔口，由于慣性作用，流線只能逐漸彎曲，水股性作用，流線只能逐漸彎曲，水股在出口后繼續(xù)收縮，直至離開孔口在出口后繼續(xù)收縮，直至離開孔口1/2孔徑處，過流斷面達到最小，孔徑處，過流斷面達到最小，此斷面即為收縮斷面此斷面即為收縮斷面CC斷面。斷面。根據(jù)試驗資料，收縮斷面直徑根據(jù)試驗資料，收縮斷面直徑dc=0.8d。 2溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學 收縮系數(shù)：是指收縮斷面面積收縮系數(shù)：是指收縮斷面面積Ac與孔口斷面面積與孔口斷面面積A之比，以之比，以表示。表示。 斷面斷面0-0和收縮斷面和收縮斷面C-C，列能量方程，列能量方程 考慮到：考慮到： 1）小孔口自由出流，則有

9、）小孔口自由出流，則有pc=pa； 2）水箱中的微小水頭損失可忽略）水箱中的微小水頭損失可忽略不計，主要是流經(jīng)孔口的局部水不計，主要是流經(jīng)孔口的局部水頭損失。頭損失。 則有則有hw=hj=0vc2/2g。0：流經(jīng)孔口的局部損失因素。：流經(jīng)孔口的局部損失因素。令令則則圖中取基準面圖中取基準面O-O ，列斷面，列斷面1-1與斷面與斷面2-2的能量方程的能量方程 因因令令則則溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學 在邊界條件中，影響在邊界條件中，影響的因素有：孔口形狀、孔口邊的因素有：孔口形狀、孔口邊緣情況、孔口在壁面上的位置三個方面。緣情況、孔口在壁面上的位置三個方面。 實驗

10、證明，對于小孔口，不同形狀孔口的流量系數(shù)影響實驗證明，對于小孔口，不同形狀孔口的流量系數(shù)影響不大。不大。 孔口邊緣情況對收縮系數(shù)會有影響：孔口邊緣情況對收縮系數(shù)會有影響： 薄壁孔口的收縮系數(shù)最小（薄壁孔口的收縮系數(shù)最小（=0.64），）， 圓邊孔口收縮系數(shù)圓邊孔口收縮系數(shù)較大，甚至等于較大，甚至等于1。 孔口在壁面上的位置對收縮系數(shù)有直接的影響，如圖。孔口在壁面上的位置對收縮系數(shù)有直接的影響，如圖。 全部收縮孔口（全部收縮孔口（full contrastive orifice）：當孔口的全：當孔口的全部邊界都不與相鄰的容器底邊和側(cè)邊重合時，孔口出流時部邊界都不與相鄰的容器底邊和側(cè)邊重合時，孔口

11、出流時的四周流線都發(fā)生收縮，這種孔口稱為全部收縮孔口的四周流線都發(fā)生收縮，這種孔口稱為全部收縮孔口 (如如A, B) 。 全部收縮孔口又分完善收縮和不完善收縮。全部收縮孔口又分完善收縮和不完善收縮。 完善收縮（完善收縮（perfect contraction）：凡孔口與相鄰壁面的距離大于：凡孔口與相鄰壁面的距離大于同方向孔口尺寸的同方向孔口尺寸的3倍（倍（L3a或或L3b），孔口出流的收縮不受距壁面），孔口出流的收縮不受距壁面遠近的影響，這就是完善收縮遠近的影響，這就是完善收縮(如如A) 。孔口收縮因素。孔口收縮因素0.630.64，孔，孔口流速因素口流速因素0.970.98， 孔口流量因素孔

12、口流量因素0.600.62。 不完善收縮不完善收縮(non-perfect contraction) ：不滿足上述條件的孔：不滿足上述條件的孔口出流為不完善收縮口出流為不完善收縮(如如B) 。 注：不完善收縮、不完全收縮的流量注：不完善收縮、不完全收縮的流量系數(shù)較完善收縮、完全收縮的流量系數(shù)大。系數(shù)較完善收縮、完全收縮的流量系數(shù)大。 溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學 當液體通過大孔口出流時，可看成是由許多小孔口出流當液體通過大孔口出流時，可看成是由許多小孔口出流組成，而后予以積分求其流量總和，如圖。組成，而后予以積分求其流量總和，如圖。 注意：（注意：（1）大孔口的

13、收縮系數(shù)較小孔口大，故流量系數(shù)）大孔口的收縮系數(shù)較小孔口大，故流量系數(shù)亦較小孔口大。但在工程中，仍采用。亦較小孔口大。但在工程中，仍采用。 大孔口淹沒出流時流量計算公式同小孔口淹沒出流流量計大孔口淹沒出流時流量計算公式同小孔口淹沒出流流量計算公式算公式 。溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學 （nozzle discharge） ：在孔口周邊連接一長為：在孔口周邊連接一長為34倍孔徑的短管，水經(jīng)過短管并在出口斷面滿管流出倍孔徑的短管，水經(jīng)過短管并在出口斷面滿管流出的水力現(xiàn)象，稱為管嘴出流。的水力現(xiàn)象，稱為管嘴出流。 按管嘴的形狀和裝置情況分：按管嘴的形狀和裝置情況分：溫

14、州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學gvHB2120流速流速002211gHgHvB流量流量0022gHAgHAAvQB82. 0真空的抽吸作用，流量增加真空的抽吸作用，流量增加. .對銳緣進口的管嘴，對銳緣進口的管嘴，=0.5，82. 05 . 011溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學防止氣蝕防止氣蝕列列C-C、B-B斷面能量方程斷面能量方程wBBCChgvgpgvgp2222gvdlhBw22AvAvBCC連續(xù)性方程連續(xù)性方程取取AAC21102gHvB82. 002. 03dlaBpp 解得解得C-C斷面真空值斷面真空值075. 0Hgpp

15、Ca允許真空值允許真空值 mhv7mH3 . 975. 070H0的極限值的極限值管嘴正常使用條件之一管嘴正常使用條件之一管嘴正常使用條件之二管嘴正常使用條件之二dl43溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學（a a）圓柱外伸管嘴；）圓柱外伸管嘴；（b b）圓柱內(nèi)伸管嘴）圓柱內(nèi)伸管嘴 ；（c c）外伸收縮型管嘴）外伸收縮型管嘴 ；（d d）外伸擴張型管嘴）外伸擴張型管嘴 ；（e e）流線型外伸管嘴）流線型外伸管嘴 類型特點損失較大，流量較大0.50.8210.82損失大、隱蔽10.7110.71損失小、速度大（消防龍頭）0.090.960.980.95損失大、流速低、壓力

16、大（擴壓管）40.4510.45損失小、動能大、流量大0.040.9810.98溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學解：設(shè)孔口的流量為q212hhgAq62. 01112ghAq82. 012222ghAq82. 02連續(xù)性方程21qqQ2qq 解得sLq/501sLq/302溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學dtghAQdt2dhAdvhdhgAAdtdhAdtghAoo2221)(22221HHooHHgAAhdhgAATmax11122222QVgHAHAgAHAToo上式說明，

17、變水頭的放空時間等于同水頭上式說明，變水頭的放空時間等于同水頭1作用下恒定作用下恒定流泄放同體積的液體所需時間的兩倍。流泄放同體積的液體所需時間的兩倍。溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學10004dlmfwhhh溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學ggdlhhhjfw2222dlc0211gHc002211gHAgHAAqccV溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學sH vhldQ、彎進吸溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課

18、程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學世界上世界上最大直徑的虹吸管最大直徑的虹吸管(右側(cè)直徑右側(cè)直徑1520毫毫米、左側(cè)米、左側(cè)600毫米毫米),虹吸高度均為八米，虹吸高度均為八米，猶如一條巨龍伴游猶如一條巨龍伴游一條小龍匐臥在浙一條小龍匐臥在浙江杭州蕭山區(qū)黃石江杭州蕭山區(qū)黃石垅水庫大壩上，尤垅水庫大壩上，尤為壯觀，為壯觀，溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學例題例題溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學6.5.1 6.5.1 簡單管路簡單管路6.5.2 6.5.2 串聯(lián)管路串聯(lián)管路

19、6.5.3 6.5.3 并聯(lián)管路并聯(lián)管路6.5.4 6.5.4 沿程均勻泄流管路沿程均勻泄流管路溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學1000dlfwhh022gv溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學d、Q沿程不變的管路，稱為簡單管路。H001122ld,w 伯努利方程伯努利方程ffhHhH00000全部作用水頭均消耗在沿程水頭損失上。溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學w 連續(xù)性方程連續(xù)性方程24dQvfh222SlQgvdlhf24dQv稱為比阻稱為比阻。dfdgS,852溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學

20、工程流體力學四、串聯(lián)管路溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學w 2SlQhHf（能量關(guān)系）（能量關(guān)系）w iiiqQQ1（流量關(guān)系）（流量關(guān)系）溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學五、并聯(lián)管路溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學w iiqQQ（流量關(guān)系）（流量關(guān)系）w ABffffhhhh321（能量關(guān)系）（能量關(guān)系）溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學 gHQNeXeNNvh溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州

21、大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學gHQNeXeNN溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學nnddHH ,孔口孔口182. 097. 022nnnngHgHvv孔口孔口孔口孔口182. 062. 022nnnnngHAgHAQQ孔口孔口孔口孔口孔口溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學vhldQ、彎進吸，求水泵安裝高度 。sH從 12 建立伯努利方程，有g(shù)vgvgvdlgvgpHs222200022222彎進吸溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學gvdlgpHs222彎進吸gvdlhv22彎進吸 gvdl

22、hHvs22max彎進吸 vhOHm2 87 hv實際的安裝高度實際的安裝高度 只要小于或等于只要小于或等于 ，即可，即可。sHmaxsH溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學bellHHd、2121vh溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學gvdllHsebe2)(000002211sebedllgHv211224dAvQsebedllgH2112溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學gvdlgvgpHHgpHbeAa2)(20212211gvdlHgpphbeAav2)(212得A點真空度溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程

23、工程流體力學工程流體力學已知圖示并聯(lián)管路的已知圖示并聯(lián)管路的 ，試求試求 。 3213212323SSSlllQ、321QQQ、QQQQQlSQlSQlS321233322222111QQQQQ73,72231溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學溫州大學本科生課程溫州大學本科生課程工程流體力學工程流體力學 設(shè)簡單管道長度為設(shè)簡單管道長度為l，恒定流時直徑為，恒定流時直徑為d，流速為，流速為v0，壓強為，壓強為p0，如閥門突然完全關(guān)閉，則緊靠閥，如閥門突然完全關(guān)閉，則緊靠閥門的一層水突然停止流動，速度由門的一層水突然停止流動，速度由v0驟變?yōu)榱恪ｓE變?yōu)榱恪?根據(jù)動