水力学_有压管流测压管水头线的绘制
天津农学院专升本水文与水资源工程专业课考试《水力学》大纲
天津农学院高职升本科专业课考试大纲水文水资源工程专业《水力学》辅导大纲水力学课程的主要任务是使学生掌握水流运动的一般规律和专业必需的基础知识，学会一般水力分析计算方法和实验技术，具有运用所学知识分析和解决问题的能力。
1.具有一定的理论基础：能正确理解水力学中的一些基本概念及其物理意义；正确区分流动类型，流动形态和局部流动现象；正确理解和运用恒定流的连续方程、能量方程、动量方程。
2.掌握基本的水力学计算方法。
如静水总压力的计算；堰闸过水能力的计算；管道的水力计算；明渠水流水力计算等。
第一章绪论1-1 水力学的定义、任务及其在专业中的应用。
1-2 液体的基本特征和主要物理性质：惯性（质量与密度）；万有引力特性（重量与容量），粘滞性。
1-3 液体作为连续介质和理想液体的概念。
说明：1．本章的重点是液体的主要物理力学性质，着重掌握密度、容重概念、计算及其关系，粘滞性要弄清概念及定义。
2．要强调单位的重要性，一律采用国际单位制，指出国际单位制与工程单位制两者之间换算关系。
3．理解水力学的定义和任务以及液体的主要物理性质。
第二章静水压强与静水总压力（一）目的要求：明确静水压强及其分布规律，理解静水压强基本方程式的物理意义和几何意义。
掌握平面壁和曲面壁上静水总压力的计算方法。
（二）内容：2-1 静水压强及其特性。
2-2 静水压强的分布规律。
一、静水压强的基本方式。
二、绝对压强、相对压强和真空值。
三、测压管水头与单位势能。
四、压强的计算单位。
2-3 等压面及静水压强的测算。
2-4 静水总压力的计算。
一、静水压强分布图。
二、作用在平面上的静水总压力计算。
三、作用在曲面上静水总压力计算。
（三）说明：1．本章的重点是静水压强及其基本方程式、静水压强分布图的绘制以及作用在平面和园柱形曲面上的静水总压力。
2．绝对压强、相对压强、真空度等概念，应认真掌握。
3．作用在平面上静水总压力计算，主要掌握矩形平面上图解法，任意平面壁上解析法着重讲计算总压力的公式的意义及应用，推导可从简进行，压力中心的计算公式可不进行推导。
总水头线与测压管水头线绘制微课(精)
水力分析与计算
管道不同进口边界条件，总水头线与测压管水头线绘制
水池中水面线为测压管水头线
水力分析与计算
管道不同出口边界条件，总水头线与测压管水头线绘制
自由出流：在管道出口处，测压管水头线末端落在管轴线处。
淹没出流：下游水池流速等于零，在管道出口处，测压管水头线 末端落在下游水面处。
淹没出流：下游水池流速不等于零，在管道出口处，测压管水头线 末端比下游水面稍低；
水力分析与计算
图 5-8
水力分析与计算
4
定性绘制总水头线与测压管水头线
1
2
3
hi
4
0 0
2
3
Pi r
i2
2g i
总水头线 H h
1
w15
2
2g
5
4
Zi
测压管水头线 6
1
5
6
水力分析与计算
5
定性绘制总水头线与测压管水头线
1
总水头线
测压管水头线
2
3
总结： 1.注意管道上下游进出口情况，不要画错； 2.测压管水头线要从下游向上游绘制，把握好末端情况； 3.管径大的管段，两线平缓，间距小，管径小时相反； 4.有局部损失地方，总水头线竖直下降。
水力分析与计算
总水头线与测压管水头线绘制
主 讲 人： 王勤香
黄河水利职业技术学院
2014.10
水力分析与计算
总水头线与测压管水头线绘制
总水头线与测压管水头线绘制两线绘制目的： 分析有压管道压强沿程变化，判断管道布设及体型设计合理性。 总水头线与测压管水头线绘制两线绘制原则及方法： （1）先绘总水头线再绘测压管水头线，绘制总水头线一般从上游进口断 面开始，向下游绘制，测压管水头线一般从出口断面开始，向上游绘制，测压 管水头线低于总水头线一个流速水头值； （2）对于管径不变的管道，二者为倾斜下降相互平行的直线； （3）有局部水头损失断面假设局部水头损失集中在一个断面上，总水头 线画成竖直下降的直线。 （4）在绘制水头线时，应注意管道进、出口的边界条件。管道出口为自 由出流时，测压管水头线末端与出口断面中心重合。管道出口为淹没出流时， 在下游流速v2≈0时，测压管水头线末端与下游水面齐平；在下游流速v2≠0时， 测压管水头线末端一般情况下稍低于下游水面。
总水头线和测压管水头线绘制注意
§5-2-4 总水头线和测压管水头线的绘制§5-2-4-1绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤测压管水头线与能头线的绘制的具体步骤(观看动画)绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
，计算相应的流速υi、沿程水头损失h fi和１、根据和顺利完成的流量Ｑｉ局部水头损失h ji。
２、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线.３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。
在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。
从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。
也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。
管道出口断面压强受到边界条件的控制。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
§5-2-4-2 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题沿管长均匀分布。
１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。
３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图５－６所示。
图５－６图５－７当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图５－６（ａ），当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图５－６（ｂ）。
４、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图５－７所示。
图５－７（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图５－７（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐；图５－７（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。
总水头线和测压管水头线绘制
沿程阻力实验
1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？管道安装成倾斜，是否影 响实验结果？
2、根据实测m值判别实验流区。 lghf~lgv曲线斜率m=1.0~1.8,即hf与v1.0~1.8成正比，所以流动为层流，紊 流光滑区和紊流过渡区，未达阻力平方区。 2、管道当量粗糙度如何测得？ 当量粗糙度的测量可用实验的方法测定
2．流 量 增 加 ，测 压 管 水 头 线 有 何 变 化 ？为 什 么 ？
有如下二个变化：
（1）流 量 增加 ，测 压 管 水 头 线（P-P）总 降 落 趋 势 更 显著。这 是 因 为 测压管水头 ， 管 道 过 流 断 面 面 积 A 为 定 值 时 ， Q增 大 就 增 大 ，而 且 随 流 量 的 增 加 阻 力损 失 亦 增 大 ，管 道 任 一 过 水 断 面 上 的 总 水 头 E相 应 减 小 ，故 的减小更加显著。
测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正，否则为负。
调整管道布置避免产生负压 如上图知，管道任意断面的压强水头 若H0一定的条件下，影响压强水头的因素为上式中的后三项。较有效的方 法是降低管线的高度，以提高管道中压强的大小，避免管道中出现负压。
伯努利方程实验思考题
1．测 压 管 水 头 线 和 总 水 头 线 的 变 化 趋 势 有 何 不 同 ？为 什 么 ？ 测 压 程 只 条 件 部 分 9，管 而 据 即 恒 下 降 越 大 水 头 管 水 头 线（P-P）沿 程 可 升 可 降 。而 总 水 头 线（E-E）沿 降 不 升 。这 是 因 为 水 在 流 动 过 程 中 ，依 据 一 定 边 界 ，动 能 和 势 能 可 相 互 转 换。 测 点5 至 测 点7， 管 收 缩， 势 能 转 换 成 动 能， 测 压 管 水 头 线 降 低。 测 点7至 测 点 渐 扩，部 分 动 能 又 转 换成 势 能 ，测 压 管 水 头 线 升 高 。 能 量 方 程E1=E2+hw1-2, hw1-2为 损 失 能 量 ，是 不 可 逆 的 ， 有 hw1-2>0，故 E2恒 小 于E1，（E-E）线 不 可 能 回 升。(E-E) 线 的 坡 度 越 大 ，即J越 大 ，表 明 单 位 流 程 上 的 水 头 损 失 ，如 图2.3的 渐 扩 段 和 阀门 等 处 ，表 明 有 较 大 的 局 部 损 失 存 在 。
总水头线和测压管水头线绘制
可以精确地描述某一特定点的水头高 度和水流状态，提供详细的水流信息。 缺点：只能描述某一特定点的水流状 态，无法提供整个水流区域的信息。
04
实际应用案例
总水头线绘制案例
案例一
某城市给水系统
介绍
某城市给水系统采用重力流输水，需要绘制总水头线 来评估系统性能。
绘制方法
根据泵站和水塔的位置，计算各点的水头高度，并绘 制总水头线。
测压管水头线
在流体力学、环境科学、气象学等领域中，测压管水头线被 广泛应用于测量和描述某一特定点的水头高度和水流状态。 例如，在气象观测中，测压管水头线被用来测量和描述大气 中的压力分布。
优缺点比较
总水头线的优点
可以描述整个水流区域的水头分布和 能量状态，能够提供全面的水流信息。 缺点：对于某一特定点的水流状态描 述不够精确。
测压管水头线绘制案例
案例三：某水库
介绍：某水库用于农业灌溉和居民供水，需要绘制测压管水头线来监测水库的运行 状态。
绘制方法：在库区设置测压管，测量水位高度，并绘制测压管水头线。
测压管水头线绘制案例
• 结果：通过测压管水头线，可以及时发现水库的异常情况， 保障水库的安全运行。
测压管水头线绘制案例
不同点
总水头线通常是指整个水流区域的水头高度，而测压管水头线则是指某一特定点 的水头高度。此外，总水头线是绝对水头，而测压管水头线是相对水头。
应用场景比较
总水头线
在水利工程、给排水工程、环境工程等领域中，总水头线被 广泛应用于描述整个水流区域的水头分布和能量状态。例如 ，在水电站的水轮机设计中，总水头线是重要的设计参数。
案例四
某地下水井群
介绍
某地下水井群用于农业灌溉，需要绘 制测压管水头线来监测地下水位的变 化。
水力学 第五章课后题答案
5.3水泵自吸水井抽水，吸水井与蓄水池用自流管相接，其水位均不变，如图所示，水泵安装高度 = 4.5，
自流管长l=20m，直径d=150mm，水泵吸水管长1 = 12，=0.025，管滤网的局部水头损失系数 = 2.0，水泵
底阀局部水头损失系数 = 9.0.90°弯角局部水头损失系数 = 0.3，真空高度6m时，求最大流量，在这种流量
1
+ 4 + 3 4
H= + ℎ1 + ℎ2 + ℎ4 = 45.43
= + 100 = 145.43
2
=3.357m
5.9图示为一串联管道自水池引水到大气中。第一段管道d1=100mm，l1=25m，第二段d2=50mm，l2=20m，通过流
量 = 5.0 ×
和0.2344,对两渠水面应用伯努利方程可得，
2
2
∆ = + 1 + 2 + 3 + 4
= 8.224
2
2
解得 v=3.452m/s
3
2
解得Q =
v = 0.678 Τ
4
水头线绘制方法：
1.找出骤变截面，用虚线表示
2.根据管道大小判断在不同管道处的流速
3.总水头线在上，测压管水头线在下，进行绘制
设有带底阀莲蓬头及45°弯头一个，压力水管为长50m，直径0.15m的钢管，逆止阀，闸阀各一个，
局部损失系数分别为2，0.2以及45°弯头一个，机组效率为80%，求0.05m3/s流量时的水泵扬程
钢管的粗糙系数取0.012利用公式 =
82
1
3
水力学实验报告
水力学实验报告实验组别： A1 实验组员：实验日期： 5月5日;5月7日;5月10日土木系2019年5月1 流体静力学综合型实验一、实验目的和要求1. 掌握用测压管测量流体静压强的技能；2. 验证不可压缩流体静力学基本方程；3. 通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析，加深流体静力学基本概念理解，提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验原理1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程pz C gρ+= 或 gh p p ρ+=0 式中：z —— 被测点相对基准面的位置高度；p —— 被测点的静水压强（用相对压强表示, 以下同）； p 0 —— 水箱中液面的表面压强；ρ —— 液体密度； h —— 被测点的液体深度。
三、实验内容与方法1. 定性分析实验(1) 测压管和连通管判定。
(2) 测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。
(3) 观察测压管水头线。
(4)判别等压面。
(5) 观察真空现象。
(6) 观察负压下管6中液位变化 2. 定量分析实验 (1) 测点静压强测量。
根据基本操作方法，分别在p 0 = 0、p 0 > 0、p 0 < 0与p B < 0条件下测量水箱液面标高∇0和测压管2液面标高∇H ，分别确定测点A 、B 、C 、D 的压强p A 、p B 、p C 、p D 。
实验数据处理与分析参考四。
四、 数据处理及成果要求1. 记录有关信息及实验常数实验设备名称： 静力学实验仪 实验台号：__No.1___ 实 验 者：____________A1组7人_______实验日期：_5月7号_各测点高程为：∇B = 2.1 ⨯10-2m 、∇C = -2.9 ⨯10-2m 、∇D = -5.9 ⨯10-2m 基准面选在 2号管标尺零点上 z C = -2.9 ⨯10-2m 、z D = -5.9 ⨯10-2m 2. 实验数据记录及计算结果（参表1，表2） 3. 成果要求(1) 回答定性分析实验中的有关问题。
测压管水头线
§5-2-4 总水头线和测压管水头线的绘制§5-2-4-1绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤测压管水头线与能头线的绘制的具体步骤(观看动画)绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
１、根据和顺利完成的流量Ｑｉ，计算相应的流速υi、沿程水头损失h fi和局部水头损失h ji。
２、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线.３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。
在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。
从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。
也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。
管道出口断面压强受到边界条件的控制。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
§5-2-4-2 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。
３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图５－６所示。
图５－６当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图５－６（ａ），当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图５－６（ｂ）。
４、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图５－７所示。
图５－７图５－７（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图５－７（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐；图５－７（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。
大学水力学：总水头线和测压管水头线绘制注意
●绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。
在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。
从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
●绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行，如图1所示。
当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图1（ｂ），当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图1（ａ）。
图1３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图2所示。
图2图2（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图2（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐；图2（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。
4、测压管水头线沿程可以上升或下降，但总水头线沿程只能下降。
负压段的判别测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正，否则为负。
图3 .。
武汉大学水力学教材答案第六章
武汉大学水力学教材答案第六章第六章恒定管流1、并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能也应相等。
( )2、图示虹吸管中B点的压强小于大气压强。
( )( )4、在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。
( )5、各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。
( )( )( ) 8、图示A、B 两点间有两根并联管道 1 和 2 。
设管 1 的沿程水头损失为h f1 ,管 2 的沿程水头损失为h f2。
则h f1与h f2 的关系为（）（1）h h（2）h＜h f2；（3）h f1 = h f2；（4）无法确定。
c，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是（）。
b管；（3）c管；（4）无法确定。
________________________________________________________；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程____________________________________。
11、图示为一串联管段恒定流。
各管段流量q v1、q v2、q v3的关系为______________________。
各管段流速 v1、v、v的关系为____________________________________________________________。
_________________________________________________；出口为淹没出流时，若下游水池中流速v2=0,测压管水头线终点在____________________________，若v2≠0，测压管水头线应____________________________________________________________________下游水面。
13、定性绘出图示等直径短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号及负压区。
M、N 两点的压强高度p m/ g 及p n/ρg。
水力学实验指导书(1)
本科教学实验指导书水力学实验易文敏编写李克锋四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室前言水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。
在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。
使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。
各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。
要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。
为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。
实验一 静水压强一、实验目的：1. 实测容器中的静水压强;2. 测定X 液体的容重；3. 通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。
二、实验设备：如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U 型管，其中5管和6管组成的U 型管装X 液体，其余U 型管装水。
1管、3管和5管与大气连通，2管、4管和6管与水箱顶部连通。
3管和4管组成的U 型管的底部与水箱的A 点连通，1管和2管组成的U 型管的底部与水箱的B 点连通。
水箱底部与调压筒连通。
三、实验原理：利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。
1. 根据静水压强基本公式：p=p 0+ρg h 可得p A =ρg 水(▽3-▽A ) p B =ρg 水(▽1-▽B )2. 由于2、4、6管与水箱顶部连通，所以2、4、6管液面压强与水箱液面压强相同，于是可得：p 0=ρg 水(▽1-▽2)= ρg 水（▽3-▽4）=ρg X （▽5-▽6）ρg X =6543∇-∇∇-∇ρg 水 或ρg X =6521∇-∇∇-∇ρg 水3. 若水箱内气体压强p 0≠p a ,则p 1≠p 2、p 3≠p 4、p 5≠p 6。
第六章 有压管流
(6.16)
式中Ｋ为修正系数，且： (6.17)
(6.18)
二、串联管道
由直径不同的简单管道串联而成的管道为串联管道。
设串联管道中任一管段的直径为 ,管长为 ,流量为 ，管道来端由支管分出的流量为 ；如上图6-5所示，因串联管道的每一管道都是简单管道，都可用简单管道的水力计算公式，则：图6-5
例１：某渠道用直径 的钢筋混凝 虹吸管从河道引水灌溉，如上图所示，河道水位为120.00m，渠道水位为119.00m，虹吸管各段长度е１=10m，е2=6m,е3=12m,进口装滤水网，无底阀，ξ1=2.5,管的顶部有600的折角转弯两个，每个弯头ξ2=0.55。
求：（１）虹吸管的流量。
（２）当虹吸管内最大允许真空值 时，虹吸管的最大安装高度 。
§6－1简单短管中的恒定有压流
一、自由出流
图6-1
如图6-1所示，短管由三段管径不变的管道组成，以出口断面中心的水平面０－０为基准面，对渐变流断面１和２列出能量方程：
（6.1）
以总水头 代入上式得：
：式表明管道的总水头ＨＯ的一部分转换为出口的流速水头，另一部分则在流动过程中形成水头损失。上式中：
上式中的 是以达西一魏斯巴赫公式表示的，若 以谢才公式计算，其形式可作相应改变。将 代入 得：
也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。
管道出口断面压强受到边界条件的控制。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
四、短管水力计算举例（Ｐ河256）
：虹吸管的水力计算
虹吸管是指有一段管道高出上游液面，而出口低于上游液面的管道。
水泵装机容量就是水泵的动力机（如电动机）所具有的总动率，单位重量水体从水泵获得的能量为 ，则单位时间内重量为 的水流从水泵获得能量为 。 也为单位时间内水泵所做的有效功，称为水泵的有效功率，以 表示，即：
有压管流
3.4 沿程均匀泄流管道的水力计算
沿程连续不断分泄出的流量称为沿程泄出流量，若管段各单位长度上 的沿程泄出流量相等，这种管道称为沿程均匀泄流管道。
3.5 管网水力计算基础
※复杂管路
H hf
1 0
,d,l
H
2 0
2
上式说明：全部作用水头均消耗在沿程水头损失上。
3.1 简单管道的水力计算
连续性方程
v
Q
d
2
4
3 .关于 h的f 计算
hf
l
d
v2 2g
alQ2
v
Q
d
2
4
式中 a 8 g 2d 5 f , d 称为比阻。
3.2 串联管道的水力计算
串联管路
3.2 串联管道的水力计算
1 .定义：由d不同的若干段管顺次联接的管路， 称为串联管路。
2 .水力关系
H hf aliQi2 （能量关系）
Qi Qi1 qi （流量关系）
3.3 并联管道的水力计算
并联管路
3.3 并联管道的水力计算
1 .定义：在两节点间并设两条以上的管路，称 为并联管路，其目的是提高供水的可靠性. 2 .水力关系
高于上游供水水面。在虹吸管内造成真空，使水流则能 通过虹吸管最高处引向其他处。
虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。 虹吸管 长度一般不长，故按照短管计算。
2.4 短管水力计算举例
例题：如图所示虹吸管，通过虹吸作用将左侧水输至 下游。已知 d、H1、H 2、l1、l2、、e、b 试求：
第7章 孔口、管嘴出流和有压管路
第7章孔口、管嘴出流和有压管路一、教学目的与任务1本章的目的（1）．使学生了解有压管流的特点；（2）．理解自由出流、淹没出流的概念；（3）．使学生掌握孔口和管嘴出流的水力计算。
二、重点、难点1重点孔口、管嘴的计算问题2难点缝隙流动三、教学方法本章内容是学生通过流体力学基本方程的学习，将其应用到典型的实际流动当中。
进一步增强学生分析、解决实际问题的能力，本章讲授时，要注重理论联本章内容与闸门、阀门、水龙头、喷嘴、汽化器、车辆减震器等等有关，这些构件在机械行业内十分常见，我们日常生活中也很常见。
研究孔口出流和缝隙流动特性对上述构件的性能有密切关系。
§7-１孔口出流一、薄壁孔口：L/d 2即壁面厚度与孔口直径之比小于等于2的孔口。
1.薄壁小孔口：H 10d即作用水头大于十倍的孔口直径。
2.薄壁大孔口：作用水头相对较小，孔口断面上流动不均匀的流动，称薄壁大孔口。
二、管嘴（厚壁孔口）1.圆柱管嘴圆柱管嘴十分常见，被广泛使用用途：增大流量原理：在管嘴内部形成一收缩断面（内收缩），具有一定真空，可提高流速。
管嘴长度:L=(3-4)d2.其他形式管嘴（1）收缩管嘴（2）扩张管嘴（3）流线型管嘴三、自由出流和淹没出流1.自由出流：流体直接排入大气2.淹没出流：流体出流处的压力不为大气压力四、完善收缩和不完善收缩完善收缩：薄壁孔口自由出流的流束周围均匀收缩。
不完善收缩：部分收缩或不收缩五、定常出流和非定常出流定常出流：出流系统的作用水头可以近似不变的出流，否则为非定常出流。
薄壁小孔口定常自由出流这里作用水头为H,设出流为完善收缩，根据研究知收缩断面在0.5d 处， 收缩系数为：以孔口和收缩断面中心线为基准，列1－1到 C-C 断面的方程：取 薄壁小孔口可忽略沿程损失，局部损失为： 与上式联立得令则出流流量为令 为流速系数 则流量为：若P0=0,即容器与大气相通，则：• 薄壁小孔出流参数由 所决定，由实验给出, 由上述定义决定。
(水力学)-流体力学实验(1)
壹、静水压强实验一、实验目的1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数（即C gp z =+ρ）。
2、学习利用U 形管测量液体密度。
3、建立液体表面压强a p p >0，a p p <0的概念，并观察真空现象。
4、测定在静止液体内部A 、B 两点的压强值。
二、实验原理在重力作用下，水静力学基本方程为：C gp z =+ρ 它表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点对同一基准面的z 与gp ρ两项之和为常数。
重力作用下，液体中任何一点静止水压强gh p p ρ+=0，0p 为液体表面压强。
a p p >0为正压；a p p <0为负压，负压可用真空压强v p 或真空高度v h 表示：abs a v p p p -= gp h v v ρ= 重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。
利用互相连通的同一种液体的等到压面原理，可求出待求液体的密度。
三、实验设备在一全透明密封有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连。
水箱顶部装有排气孔1k ，可与大气相通，用以控制容器内液体表面压强。
若在U 形管压差计所装液体为油，水油ρρ<，通过升降调压筒可调节水箱内液体的表面压强，如图1-1所示。
图 1—1四、实验步骤1、熟悉仪器，测记有关常数。
2、将调压筒旋转到适当高度，打开排气阀1k ，使之与水箱内的液面与大气相通，此时液面压强a p p =0。
待水面稳定后，观察各U 形压差计的液面位置，以验证等压面原理。
3、关闭排气阀1k ，将调压阀升至某一高度。
此时水箱内的液面压强a p p >0。
观察各测压管的液面高度变化并测记液面标高。
4、继续提高调压筒，再做两次。
5、打开排气阀1k ，使之与大气相通，待液面稳定后再关闭1k （此时不要移动调压筒）。
6、将调压筒降至某一高度。
此时a p p <0。
水力学 有压管流测压管水头线的绘制
总水头线
测压管 水头线
2 2g
hj2 2
出水面
1
v
H2 v02≈0
0
２
1
(a)
v ②下游水池中渐变流断面2的 020，出口前后为突然扩
大的水流，总水头线下降，测压管水头线上升。
作图时，出口断面的局部水头损失集中绘在出口处，
即总水头线在此下降 hj 2 ，测压管水头线在此上升后与水面
相接，如图（b）所示
hj2
2 2g
测压管 水头线
1
v
0
02022 2g
2
出水面
H2 v02≠0
0
２
1
(b)
谢谢！
制作人 材料收集
测压管水பைடு நூலகம்线：
在管径不变的管段，流速水头相等，测压管水头线平行于总 水头线，从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便 可绘制出测压管水头线。（也可直接算出各断面的测压管 水头值）
Page 3
以图6.3为例，在绘制总水头线和测压管线时，有以下几种情况可作为 控制条件：
渐其变间流距⑴断为上面游 10水的0面2行；线近是流测速压水管头水头20线g02的起0始线，。则若总上水游头水线池绘（于或水水面库之）上中，
v 总水头线根据 02 的大小分为两种情况。
v ① 下 游 水 池 断 面 面 积 很 大 ， 渐 变
流断面2的 020，出口处
的 hj2
v2 2g
1.02 v2 g
， 正好等于
管道的流速水头，总水头线在出
口处突然下降 h j 2 ，然后连接于下 0
游水面线，测压管水头线直接接
到水面上，如图（a）所示
水力学 第六章第二节
总水头线和测压管水头线绘制
✓非均匀流分为渐变流与急变流,渐变流近似于均匀流,急变流与均匀流不同,其沿 程各过水断面上的流速及流速分布不相等,所以非均匀流单位长度上的水头损失 即水力坡度J也不相等,总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线.
整理ppt
3
绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题
１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分 布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。 ３、在绘制水头线时，应该注意管道进口的边界条件，如图1所示。
当上游流速水头
时，总水头线的起点在上游液面，如图1（ａ）
当
时，总水头线在起点较上游液面高出
1 2lg(K 2.51)
3.7d Re
K
也可用 ～ Re关系，直接由莫迪图查得 d
，进而得出当量粗糙度K。
整理ppt
10
3、实验结果与莫迪图吻合与否？分析原因。
通常试验点所绘得的 ～Re关系曲线处于光滑管区，本报告所列的
试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下 方。对此须认真分析。
３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压
管水头
等于该断面的总水头
与流速水头
之差。
整理ppt
2
✓在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化 的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水 头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下 降的。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水 头线。
第五章有压管流水力计算
第五章 有压管流水力计 算 第三节 短管应用举例
1．管道的直径和安装高度 主要任务是确定吸水管和压力管的管径及水泵的最大允许 安装高程。 安装高程。 吸水管管径一般是根据允许流速计算。通常吸水管的允许流 吸水管管径一般是根据允许流速计算。 速为为1.2～ 速为为 ～2m/s。流速确定后管径为 。
d= 4Q πv
第五章 有压管流水力计算
第一节 概 述
简单管道水力计算的基本类型
对恒定流， 主要有下列几种。 对恒定流，有压管道的水力计算 主要有下列几种。 一、输水能力计算 已知管道布置、断面尺寸及作用水头时， 已知管道布置 、 断面尺寸及作用水头时 ， 要求确定 管道通过的流量。计算如上节例题。 管道通过的流量。计算如上节例题。 当已知管道尺寸和输水能力时，计算水头损失； 二、当已知管道尺寸和输水能力时，计算水头损失；即 一定流量时所必须的水头。 要求确定通过 一定流量时所必须的水头。 三、管道直径的确定
l v2 = h f + ∑ h j = (λ + ∑ ξ ) d 2g
v=
1 l λ + ∑ξ d
2 gz 0
通过管道的流量为
µc = λ
1 l + ∑ξ d
Q = vA = µ c A 2gz0
称为管道系统的流量系数。
式中，
当忽略掉行近流速时，流量计算公式为
Q = µ c A 2 gz
第五章 有压管流水力计 第二节 简单短管的水力计算 算
lB v − = z s + (1 + λ + ξ e + ξ b ) d 2g γ
pB
2
第五章 有压管流水力计 算 第三节 短管应用举例
二、泵装置的水力计算 水力计算包括吸水管及压力水管的计算，主要任务有： 水力计算包括吸水管及压力水管的计算，主要任务有：管径 的计算，水泵安装高度，水泵的扬程和功率的计算。 的计算，水泵安装高度，水泵的扬程和功率的计算。
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相接，如图（b）所示
hj 2
2 2g
测压管 水头线
1
v
0
0 2022 2g
2
出水面
H2 v02≠0
0
２
1
(b)
谢谢！
制作人 材料收集
⑷出口若为淹没水流（见图6.4（a）、（b）），下游水 面是测压管水头线的终止线。
v 总水头线根据 02 的大小分为两种情况。
v ① 下 游 水 池 断 面 面 积 很 大 ， 渐 变
流断面2的 02 0 ，出口处
的 hj 2
v2 2g
1.0
v2 2g
， 正好等于
管道的流速水头，总水头线在出
测压管水头线：
在管径不变的管段，流速水头相等，测压管水头线平行于总 水头线，从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便 可绘制出测压管水头线。（也可直接算出各断面的测压管 水头值）
Page 3
以图6.3为例，在绘制总水头线和测压管线时，有以下几种情况可作为 控制条件：
渐其变间流距⑴断为上面游10水的面02行；线近是流测速压水管头水头20线g02 的起0始线，。则若总上水游头水线池绘（于或水水面库之）上中，
2g
0 若
00中绘制在进口处，即总水头线在此降落 hj1
⑶出口为自由出流时，管段出口断面的压强近似为 0，测压管水头线
终止于出口断面中心。
002
2g
1
hwi
v0
H
hj1
测压管 水头线
ii2
2
2g
总水头线
1
O
pi
g Zi
v
2O
水力学 第六章第二节
6.2.3总水头线和测压管水头线的绘制
三班四组 主讲人：
绘制总水头线和测压管水头线可以定性地图示能量方程中 的各项沿程的变化情况。 总体而言，总水头线总是沿程下降的，而测压管水头 线沿程可升可降。
Page 2
总水头线：
局部水头损失可作为集中损失图示在边界突然变化的断面上 ，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的。 在有沿程水头损失的管段中，总水头线可假设为线性下降 的。
口处突然下降 hj 2 ，然后连接于下 0
游水面线，测压管水头线直接接
到水面上，如图（a）所示
总水头线
测压管 水头线
2 2g
hj2 2
出水面
1
v
H2 v02≈0
0
２
1
(a)
v ②下游水池中渐变流断面2的 02 0，出口前后为突然扩
大的水流，总水头线下降，测压管水头线上升。
作图时，出口断面的局部水头损失集中绘在出口处，