[工学]第五章：孔口、管嘴出流和有压管路
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2 1 1 2 2 2
来自百度文库
2 vc
2 vc
其 中
2 p1 p2 1v12 2 v2 H 0 H 1 H 2 g 2g
当孔口两侧均为敞口容器，水面为自由液面 p1 p，当容积 2 0 较大时可取 v1，则 v2 0
vc2 H 0 ( 0 se ) 2g
5.1.3大孔口出流
2 gH 0 实际计算表明，小孔口的流量计算公式 vc 也适用于 大孔口，在估算大孔口流量时，应考虑上游流速水头，而且 流量系数值因收缩系数比小孔口大，因而流量系数亦大。
表7-1 大孔口的流量系数
孔口形状和水流收缩情况 全部、不完善收缩 底部无收缩但有适度的侧收缩 底部无收缩，侧向很小收缩 底部无收缩，侧向极小收缩
2018/11/24 3
孔口、管嘴出流与有压管流
孔口出流：流体经过孔口出流的流动现象。 管嘴出流：流体经短管并在出口断面满管 流 出的流动现象。
H
孔口出流
d
H
C C
管嘴出流
H
有压管流 d1
qv1
d
C
d2
qv2
C
有压管流：沿管道满管流动的流动现象。
特点：无自由液面，流体压强一般不等于大气压强。
2018/11/24 4
第五章 孔口、管嘴出流和有压管路
5.1 孔口出流 5.2 管嘴出流 5.3 短管出流 5.4 长管的水力计算 5.5 给水管网水力计算基础 5.6 有压管路中的水击
2018/11/24
1
概 述
在工程中，工程中常见的一些流动现象，如：孔口出流、 管嘴出流和有压管流。这些流动现象在专业中有很大的实用意 义，如：通风工程中空气通过门窗的流量计算、通过孔板送风 量的计算和暖通空调系统中各种管道系统的计算等。
2 vc
vc2 hw h j 0 2g
整理
2 p0 pc 0 v0 vc2 H ( c 0 ) g 2g 2g
令
2 p0 pc 0 v0 H0 H g 2g
则
vc
1
作用总水头
c 0
2 gH0 2 gH0
局部阻力系数
淹没出流：如果孔口流出的水 股不是进入大气中，而是进入 另一部分水中，即孔口淹没在 下游水面之下的情况。
基准面：过孔口形心的水平面 取符合渐变流条件的断面1-1及2-2
列伯努利方程：
p1 v p2 v H1 H2 0 se g 2 g g 2 g 2g 2g
某时刻，孔口的水头为 ，在微小时 h 段 内，经孔口流出的液体体积为 dt
Q d t A 2 gh d t
在同一时段内，容器内水面降落 d ，于 h 是液体所减少的体积为 d V ，由于从 d h 孔口流出的液体体积应该和容器中液体 体积变化数量相等，即
§5-1
孔口出流
H d
5.1.1.孔口出流分类
按d和H的比值不同分：
自由出流
C C
大孔口（d/H>0.1）、小孔口（d/H>0.1）
根据壁厚是否影响射流形状分：薄壁孔口、厚壁孔口 根据出流空间情况可分：自由出流、淹没出流
淹没出流 淹没出流
按作用水头是否随时间而变化分：恒定出流、非恒定出流
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孔口的局部阻力系数 收缩断面 1 se 局部阻力系数
2 v 此时， H 0 ( 0 1) c 2g
vc
1 1 0
2 gH0 2 gH0
1 1 0
为淹没出流流速系数，与自由出流数值相等，
但含义有所不同。自由出流时 c 1.0，淹没出流时 se 1.0 孔口淹没出流流量为：
孔板送风
p0 > pa
楼板夹 层
pa
房间 本章将应用前述的流体基本原理结合具体流动条件，研 究流体经孔口、管嘴和在管路中的水力计算原理和方法。
2018/11/24 2
孔口、管嘴、管路区分
d d
l
当 3~4d 或 l 3~4d 为孔口； 当 = 3~4d 或 l = 3~4d 为管嘴； 当 >3~4d 或 l > 3~4d 为短管（管路）；
流量系数 0.70 0.65～0.70 0.70～0.75 0.80～0.90
5.1.4
孔口的变水头出流
在孔口（或管嘴）出流过程中，如容器水面随时间变化 ，孔口的流量必亦随时间变化，这种情况称为变水头孔口 （或管嘴）出流 。 变水头孔口（或管嘴）出流是非恒定流。假定容器内液 dt 面高度变化缓慢，在每一个微小时段 内可近似认为水位 不变，可应用孔口（或管嘴）恒定出流的公式。这样就把 非恒定流问题转化为恒定流处理。
5.1.2.1 小孔口的自由出流
容器中的液体自孔口出流到大气中，称为孔口自由出流。 孔口自由出流时，在出流流股距 孔口 d 处，流线断面收缩达到 2 最小，流线趋于平行，成为渐变 流，该断面称为收缩断面。 收缩断面，即图右中的c-c断面。 设孔口断面的面积为A，收缩 断面的面积为 A， 称为孔口 A c c A 收缩系数。
1 1 0
流速系数：
1 c 0
圆形薄壁小孔口，由实验得可流速系 0.97 ~ 0.98 数为： 孔口的流量系数 孔口出流的流量为
Q vc Ac A 2 gH0 A 2 gH0
对圆形薄壁小孔口 0.60 ~ 0.62 。
5.1.2.1 小孔口的淹没出流
Q vc Ac A 2 gH0 A 2 gH0
孔口自由出流与淹没出流其公式形式相同， 、在孔口相 同条件下亦相等。 但应注意，在自由出流情况下，孔口的水头H为水面至孔口 形心的深度；而在淹没出流时，孔口的水头H为孔口上、下 游的水面高差。 因此，孔口淹没出流时不论大孔口出流还 是小孔口出流，其计算方法相同。
基准面：孔口形心的水平面 取断面0-0和收缩断面c-c，符合 渐变流条件
2 p0 0 v0 pc c vc2 伯努利方程 ： H 0 hw g 2 g g 2 g
沿程损失甚微
p0 pc v v H 0 0 g g 2 g 2g 2g
2 0 0 2 c c
来自百度文库
2 vc
2 vc
其 中
2 p1 p2 1v12 2 v2 H 0 H 1 H 2 g 2g
当孔口两侧均为敞口容器，水面为自由液面 p1 p，当容积 2 0 较大时可取 v1，则 v2 0
vc2 H 0 ( 0 se ) 2g
5.1.3大孔口出流
2 gH 0 实际计算表明，小孔口的流量计算公式 vc 也适用于 大孔口，在估算大孔口流量时，应考虑上游流速水头，而且 流量系数值因收缩系数比小孔口大，因而流量系数亦大。
表7-1 大孔口的流量系数
孔口形状和水流收缩情况 全部、不完善收缩 底部无收缩但有适度的侧收缩 底部无收缩，侧向很小收缩 底部无收缩，侧向极小收缩
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孔口、管嘴出流与有压管流
孔口出流：流体经过孔口出流的流动现象。 管嘴出流：流体经短管并在出口断面满管 流 出的流动现象。
H
孔口出流
d
H
C C
管嘴出流
H
有压管流 d1
qv1
d
C
d2
qv2
C
有压管流：沿管道满管流动的流动现象。
特点：无自由液面，流体压强一般不等于大气压强。
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第五章 孔口、管嘴出流和有压管路
5.1 孔口出流 5.2 管嘴出流 5.3 短管出流 5.4 长管的水力计算 5.5 给水管网水力计算基础 5.6 有压管路中的水击
2018/11/24
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概 述
在工程中，工程中常见的一些流动现象，如：孔口出流、 管嘴出流和有压管流。这些流动现象在专业中有很大的实用意 义，如：通风工程中空气通过门窗的流量计算、通过孔板送风 量的计算和暖通空调系统中各种管道系统的计算等。
2 vc
vc2 hw h j 0 2g
整理
2 p0 pc 0 v0 vc2 H ( c 0 ) g 2g 2g
令
2 p0 pc 0 v0 H0 H g 2g
则
vc
1
作用总水头
c 0
2 gH0 2 gH0
局部阻力系数
淹没出流：如果孔口流出的水 股不是进入大气中，而是进入 另一部分水中，即孔口淹没在 下游水面之下的情况。
基准面：过孔口形心的水平面 取符合渐变流条件的断面1-1及2-2
列伯努利方程：
p1 v p2 v H1 H2 0 se g 2 g g 2 g 2g 2g
某时刻，孔口的水头为 ，在微小时 h 段 内，经孔口流出的液体体积为 dt
Q d t A 2 gh d t
在同一时段内，容器内水面降落 d ，于 h 是液体所减少的体积为 d V ，由于从 d h 孔口流出的液体体积应该和容器中液体 体积变化数量相等，即
§5-1
孔口出流
H d
5.1.1.孔口出流分类
按d和H的比值不同分：
自由出流
C C
大孔口（d/H>0.1）、小孔口（d/H>0.1）
根据壁厚是否影响射流形状分：薄壁孔口、厚壁孔口 根据出流空间情况可分：自由出流、淹没出流
淹没出流 淹没出流
按作用水头是否随时间而变化分：恒定出流、非恒定出流
2018/11/24 5
孔口的局部阻力系数 收缩断面 1 se 局部阻力系数
2 v 此时， H 0 ( 0 1) c 2g
vc
1 1 0
2 gH0 2 gH0
1 1 0
为淹没出流流速系数，与自由出流数值相等，
但含义有所不同。自由出流时 c 1.0，淹没出流时 se 1.0 孔口淹没出流流量为：
孔板送风
p0 > pa
楼板夹 层
pa
房间 本章将应用前述的流体基本原理结合具体流动条件，研 究流体经孔口、管嘴和在管路中的水力计算原理和方法。
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孔口、管嘴、管路区分
d d
l
当 3~4d 或 l 3~4d 为孔口； 当 = 3~4d 或 l = 3~4d 为管嘴； 当 >3~4d 或 l > 3~4d 为短管（管路）；
流量系数 0.70 0.65～0.70 0.70～0.75 0.80～0.90
5.1.4
孔口的变水头出流
在孔口（或管嘴）出流过程中，如容器水面随时间变化 ，孔口的流量必亦随时间变化，这种情况称为变水头孔口 （或管嘴）出流 。 变水头孔口（或管嘴）出流是非恒定流。假定容器内液 dt 面高度变化缓慢，在每一个微小时段 内可近似认为水位 不变，可应用孔口（或管嘴）恒定出流的公式。这样就把 非恒定流问题转化为恒定流处理。
5.1.2.1 小孔口的自由出流
容器中的液体自孔口出流到大气中，称为孔口自由出流。 孔口自由出流时，在出流流股距 孔口 d 处，流线断面收缩达到 2 最小，流线趋于平行，成为渐变 流，该断面称为收缩断面。 收缩断面，即图右中的c-c断面。 设孔口断面的面积为A，收缩 断面的面积为 A， 称为孔口 A c c A 收缩系数。
1 1 0
流速系数：
1 c 0
圆形薄壁小孔口，由实验得可流速系 0.97 ~ 0.98 数为： 孔口的流量系数 孔口出流的流量为
Q vc Ac A 2 gH0 A 2 gH0
对圆形薄壁小孔口 0.60 ~ 0.62 。
5.1.2.1 小孔口的淹没出流
Q vc Ac A 2 gH0 A 2 gH0
孔口自由出流与淹没出流其公式形式相同， 、在孔口相 同条件下亦相等。 但应注意，在自由出流情况下，孔口的水头H为水面至孔口 形心的深度；而在淹没出流时，孔口的水头H为孔口上、下 游的水面高差。 因此，孔口淹没出流时不论大孔口出流还 是小孔口出流，其计算方法相同。
基准面：孔口形心的水平面 取断面0-0和收缩断面c-c，符合 渐变流条件
2 p0 0 v0 pc c vc2 伯努利方程 ： H 0 hw g 2 g g 2 g
沿程损失甚微
p0 pc v v H 0 0 g g 2 g 2g 2g
2 0 0 2 c c