有壓管中的恒定流第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五第一節液體經薄壁孔口的恒定出流HH0OOCAACDCvCv0第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五孔口出流的分類小孔口出流、大孔口出流（按d/H是否大于0.1來判定）；恒定出流、非恒定出流；淹沒出流、自由出流；薄壁出流、厚壁出流。第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五孔口流出的水流進入空氣中稱為自由出流。對上游斷面O-O和收縮斷面C-C運用能量方程即可得到小孔口自由出流公式HH0OOCAACDCvCv0

一.小孔口的自由出流H0作用總水頭孔口流速系數孔口流量系數第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五大孔口出流的流量公式形式不變，只是相應的水頭應近似取為孔口形心處的值，具體的流量系數也與小孔口出流不同。厚壁孔口出流與薄壁孔口出流的差別在于收縮系數和邊壁性質有關，注意到收縮系數定義中的A為孔口外側面積，容易看出孔邊修圓后，收縮減小，收縮系數和流量系數都增大。AAcAc第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

第二節液體經管嘴的恒定出流CD3～4DvCvc管嘴出流的局部損失由兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮斷面后擴展產生的局部損失，水頭損失大于孔口出流。但是管嘴出流為滿流，收縮系數為1，因此流量系數仍比孔口大，其出流公式為第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五管嘴出流流量系數的加大也可以從管嘴收縮斷面處存在的真空來解釋，由于收縮斷面在管嘴內，壓強要比孔口出流時的零壓低，必然會提高吸出流量的能力。D3～4DvCvcC第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五第三節短管的水力計算第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

自由出流vOO1122HvOO112233

淹沒出流zh1、概述第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五zz211223l2l1Q3Q2Q1hf1=hf2=hf3hfABhfCDHABCD簡單管路復雜管路第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五長管和長管不是完全按管道的長短來區分的。將有壓管道按長管計算，可以簡化計算過程。但在不能判斷流速水頭與局部水頭損失之和遠小于沿程水頭損失之前，按短管計算不會產生較大的誤差。需要注意第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五

有壓管道恒定流動水力計算主要解決以下幾方面問題：①計算管道輸水能力；

②確定作用水頭；

③計算管道的斷面尺寸。④計算沿程壓強分布。實際流體恒定總流能量方程沿程損失局部損失已能定量分析，原則上解決了恒定總流能量方程中的粘性損失項。管道中的滿流第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五有壓管道的進口是淹沒的，出口分自由和淹沒兩種情況，它們的作用水頭是不同的。

一.自由出流自由出流vOO1122H第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五上游總水頭和下游測管水頭之差，用于支付出口速度水頭和全部水頭損失（包括沿程損失及所有局部損失）。

vOO1122H改寫作用水頭第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五=H0=0==vOO1122H管系流量系數作用水頭

H第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五vOO1122

淹沒出流zh=z+h0===h作用水頭

z

二.淹沒出流第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五vOO112233zh管系流量系數淹沒與自由出流相比，作用水頭不同，管系流量系數相同，局部損失中不包含2-2斷面出口損失。

第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五18

注：比較水頭自由出流H淹沒出流Z第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五由上述分析可知：1、自由出流和淹沒出流兩者的計算公式形式完全一樣，只是作用水頭的含義不同。2、自由出流和淹沒出流的流量系數的表達式形式有區別，但是同一管道流量系數值相等。3、上游水池的行近流速水頭計算中根據大小而定，但是在淹沒出流計算公式只適用于下游水池的流速忽略不計的情形。第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五在管道布置、管徑、管長和管材一定的管路中，能否通過增大流量系數來增加通過管道的流量?第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五圖示A、B、C為三條高程不同的壩身泄水管，其管徑d、長度L，沿程阻力系數均相同，試問它們的泄流量是否相同？為什么？第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五2、短管水力計算的問題（1）已知流量，管徑和局部阻力的組成，計算作用水頭；（2）已知水頭、管徑和局部阻力的組成，計算流量；（3）已知流量、管徑和局部阻力的組成，計算水頭；22

第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五例5-1：用虹吸管自鉆井輸水至集水池，如圖。虹吸管長鉆井至集水池間的恒定水位高差又已知沿程阻力系數，管路進口、120度彎頭、90度彎頭及出口處的局部阻力系數分別為試求：（1）流經虹吸管的流量；（2）如虹吸管頂部B點安裝高度，校核其真空度（真空度的允許值水柱）。第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五例題：已知管道直徑d=200mm,管道總長l=20m,由進口至斷面2-2的長度l1=12m,虹吸管內允許真空值h=6.5m,上下游水位差z=4m,沿程阻力系數為0.025，局部阻力系數底閥、彎頭、出口分別為3、0.3、1.0，試求：通過虹吸管的流量和虹吸管安裝高度hs.120.00116.002211Zhs第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五二、水泵水力計算水泵裝置的水力計算:主要是確定水泵的安裝高度及水泵的總揚程。確定安裝高度需要吸水管（由水源至水泵入口的一段管道）的水力計算，決定水泵總沿程還必須對壓力管（水泵出口到水塔的一段管路）進行水力計算。第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五zz2112233l2l1l4l5l3第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五三、壩內泄水管的水力計算某水庫壩內泄水管，長度L=150m,直徑d=2m,沿程阻力系數為0.03，上游水位為25.6m,泄水管出口中心高程為19.6m，試確定下游水位分別為16m和23m時的泄流量Q.第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五四、倒虹吸管的水力計算某渠道與河道相交，用鋼筋混凝土得倒虹吸穿過河道與上游渠道相連，如圖所示。管長l=24m,沿程阻力系數為0.022,局部損失系數和為2.0，當上游水位為110m,下游水位為109m,通過流量Q=1m3/s時，求管徑d.第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五流量模數與流量具有相同的量綱如果作用水頭的95%以上用于沿程水頭損失，我們就可以略去局部損失及出口速度水頭，認為全部作用水頭消耗在沿程，這樣的管道流動稱為水力長管。否則為水力短管。第四節長管水力計算對水力長管，根據連續方程和謝才公式可知

長管:作用水頭全部用于支付沿程損失第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五31

第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五由直徑不同的幾段管道依次連接而成的管道，稱為串聯管道。32

第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五33

凡是兩條或兩條以上的管道從同一點分叉而又在另一點匯合組成的管道稱為并聯管道。并聯管道一般按長管計算。第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五34

不計局部水頭損失時有各支管水頭損失可按謝齊公式計算

各支管流量與總流量間應滿足連續性方程Q＝Q1＋Q2＋Q3

則有第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五35

水電站引水系統中，經常碰到由一根總管從壓力前池引水，然后按水輪機臺數分成數根支管，每根支管供水給一臺水輪機，這種分叉后不再匯合的管道稱為枝狀管網。

對管道ABD對管道ABC第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五36

沿程連續不斷分泄出的流量稱為沿程泄出流量，若管段各單位長度上的沿程泄出流量相等，這種管道稱為沿程均勻泄流管道。如圖所示管道AB長為l，水頭為H，管道末端流出的通過流量Q，單位長度上沿程泄出流量為q。

第36頁，共39頁，2023年，2月20日，星期五37

在離起點A距離為x的M點斷面處流量為在dx管段內沿程水頭損失有可近似的寫為