第十章常用水力计算模型
新版水力学常用计算公式-新版.pdf
新版水力学常用计算公式-新版.pdf1、明渠均匀流计算公式：Q=A ν=AC RiC=n 1R y （一般计算公式）C=n 1R 61（称曼宁公式）2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流)z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差）ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0.8～0.9b ：渡槽的宽度（米）h ：渡槽的过水深度（米）φ：流速系数φ＝0.8～0.953、倒虹吸计算公式：Q=mA z g 2(m 3/秒）4、跌水计算公式：5、流量计算公式：Q=A ν式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ；ν——通过该断面的流速，m ／hA ——过水断面的面积，m 2。
6、溢洪道计算1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道（1）淹没出流：Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23（2）实用堰出流：Q=εMBH 23gZ 2bh Q ＝跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2/30g 2H ，式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；，B —进口宽度（米）；m —流量系数=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深232）进口装有闸门控制的溢洪道（1）开敞式溢洪道。
Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23（2）孔口自由出流计算公式为Q=M ωH=堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管(洞)出流计算1）、无压管流Q=μＡ02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流Q ＝μＡ02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即自由出流：Q ＝1.4H 25或Q ＝1.343H 2.47（2-15）淹没出流：Q ＝（1.4H 25）σ（2-16）淹没系数：σ＝2)13.0(756.0H h n +0.145（2-17）2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tan θ＝41，以及b ＞3H ，即自由出流：Q ＝0.42b g 2H 23＝1.86bH 23（2-18）淹没出流：Q ＝（1.86bH 23）σ（2-19）淹没系数：σ＝2(23.1）H h n -0.127（2-20) 9、水力发电出力计算N=9.81HQ η式中N ——发电机出力，kW ；H ——发电毛水头，m ，为水库上游水位与发电尾水位之差，即H=Z 上-Z 下；Q ——发电流量，m 3／s ；η——发电的综合效率系数（包括发电输水管的水头损失因素和发电机组效率系数），小型水库发电一般为0.6—0.7。
水力计算(内含计算公式)
2
l v2
hf1＝λ
d 2g
沿程阻力 系数
长度
0.024846
流速 107
管径 3
0.08
1
5.核对
＝1.14－ 2lg
9.35 d Re
管径 80
水头损失6 149542.1 14.95421184
（3） 管件 阻力：
hf2＝ζ v2 三通 2g
弯头
阀门
进出口
ζ
流速
1.3
3
ζ
流速
0.01856128
G
水头损失5 水头损失3 水头损失4
10 14.95421184 2.08704007 11.1715693
约值
雷诺系数 log
沿程阻力 系数
0.2
239521 -2.60206 6.34411998 0.157626 0.024846
G
数量
10
0.585
3
1.755
G
10
0.3375
9
3.0375
G
10
0.234
3
0.702
G
10
0.675
1
0.675
6.1695
239521
1． 层流 区： <232 2.湍流光滑 管区:
3.湍流粗糙 管过渡区:
R23e20
Re
64
R2e 6.98
d
3 7
0.0002672000
26.98
d
3 7
Re
4161
d 2
0.85
4.湍流粗糙 平方阴力 区:
Re
4160
d 2
水力计算公式选用
水力计算公式选用水力计算是指利用水的流动性质进行流量、压力和速度等相关参数的计算。
在水力学中，常用的水力计算公式主要有流量计算公式、速度计算公式和压力计算公式。
下面将介绍几种常用的水力计算公式。
一、流量计算公式：1.泊松公式：流量计算公式是通过测定流速和截面积的方式来计算流量。
泊松公式是最常用的流量计算公式之一，其公式为：Q=A×v其中，Q为流量，A为流体通过的截面积，v为流速。
2.管道流量公式：当涉及到管道流量计算时，可以使用伯努利公式来计算流量，伯努利公式为：Q=π×r²×v其中，Q为流量，r为管道的半径，v为流速。
3.梯形槽流量公式：当涉及到梯形槽流量计算时，可以使用曼宁公式来计算流量，曼宁公式为：Q=(1.49/A)×R^(2/3)×S^(1/2)其中，Q为流量，A为梯形槽的横截面积，R为梯形槽湿周和横截面积之比，S为梯形槽的比降，1.49为曼宁系数。
二、速度计算公式：1.波速计算公式：在涉及到波浪速度计算时，可以使用波速公式进行计算，波速公式的一般形式为：c=λ×f其中，c为波速，λ为波长，f为频率。
2.重力加速度和液体高度差计算公式：当涉及到重力加速度和液体高度差计算时，可以使用水头计算公式，水头计算公式的一般形式为：H=v²/2g+z其中，H为水头，v为速度，g为重力加速度，z为液体的高度。
三、压力计算公式：1.应力计算公式：当涉及到液体对物体的压力计算时，可以使用应力计算公式，应力计算公式的一般形式为：P=F/A其中，P为压力，F为受力大小，A为受力的面积。
2.流体静压力计算公式：当涉及到流体的静压力计算时，可以使用静压力计算公式，静压力计算公式的一般形式为：P=ρ×g×h其中，P为压力，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为液体的高度。
以上是一些常用的水力计算公式，可以根据不同的情况和具体要求选择合适的公式进行计算。
水力计算书
水力计算书水力计算是涉及到水流、水体运动以及水力学原理的一门学科，广泛应用于水力工程、水资源管理、水利规划等领域。
水力计算的目的是通过各种计算方法来研究水体流动的各种参数，如流速、水位、水压等，并对水力结构和工程进行设计和优化。
水力计算的基本原理包括质量守恒定律和能量守恒定律。
质量守恒定律表明，在封闭的系统中，流入的水量必须等于流出的水量，即入流=出流。
能量守恒定律则表明在流体运动中，流体的总能量保持不变，包括动能和势能。
根据这两个基本原理，可以推导出一系列水力计算的公式和方法。
在水力计算中，常用的参数包括流量、流速、水位和水压等。
流量是单位时间内通过某一横截面的水量，通常用Q表示，单位为m³/s或m³/h。
流速是单位时间内通过某一横截面的水流速度，通常用v表示，单位为m/s。
水位是指水面的高度或者压力水头，通常用H表示，单位为m。
水压是单位面积上受到的水力作用力，通常用P表示，单位为Pa。
根据质量守恒定律，可以得到流量计算公式：Q = Av，其中A 是横截面的面积，v是水流的速度。
根据能量守恒定律，可以得到水位和流速之间的关系：v = (2gH)^(1/2)，其中g是重力加速度。
通过这些公式，可以相互计算不同的水力参数。
在水力计算中，还经常需要考虑一些特殊情况，如管道阻力、水库泄洪等。
管道阻力是由于水在管道内运动而产生的阻力，可以根据Darcy-Weisbach公式来计算。
水库泄洪是指水库在超过一定水位后，通过泄洪口排放多余水量，通常需要根据水库的形状和放水能力来进行计算。
除了上述基本原理和方法，水力计算还涉及一些复杂的计算模型和数值计算方法，如有限元法、计算流体力学等。
这些方法可以用来模拟和计算复杂的水力现象，如水力振荡、水波传播等。
总之，水力计算是研究水流、水体运动以及水力学原理的一门学科，通过质量守恒定律和能量守恒定律，可以得到一系列水力计算的公式和方法。
水力计算在水力工程、水资源管理、水利规划等领域具有重要的应用价值。
(完整版)水力计算
室内热水供暖系统的水力计算本章重点• 热水供热系统水力计算基本原理。
• 重力循环热水供热系统水力计算基本原理。
• 机械循环热水供热系统水力计算基本原理。
本章难点• 水力计算方法。
• 最不利循环。
第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件 ( 如阀门、弯头、三通、散热器等 ) 时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。
前者称为沿程损失，后者称为局部损失。
因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：Δ P ＝Δ P y + Δ P i ＝R l + Δ P i Pa 〔 4 — 1 〕式中Δ P ——计算管段的压力损失， Pa ；Δ P y ——计算管段的沿程损失， Pa ；Δ P i ——计算管段的局部损失， Pa ；R ——每米管长的沿程损失， Pa ／ m ；l ——管段长度， m 。
在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。
任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。
每米管长的沿程损失 ( 比摩阻 ) ，可用流体力学的达西．维斯巴赫公式进行计算Pa/m （ 4 — 2 ）式中一一管段的摩擦阻力系数；d ——管子内径， m ；——热媒在管道内的流速， m ／ s ；一热媒的密度， kg ／ m 3 。
在热水供暖系统中推荐使用的一些计算摩擦阻力系数值的公式如下：( — ) 层流流动当 Re ＜ 2320 时，可按下式计算；（ 4 — 4 ）在热水供暖系统中很少遇到层流状态，仅在自然循环热水供暖系统的个别水流量极小、管径很小的管段内，才会遇到层流的流动状态。
( 二 ) 紊流流动当 Re ＜ 2320 时，流动呈紊流状态。
在整个紊流区中，还可以分为三个区域：• 水力光滑管区摩擦阻力系数值可用布拉修斯公式计算，即（ 4 — 5 ）当雷诺数在 4000 一 100000 范围内，布拉修斯公式能给出相当准确的数值。
水利工程中的水力计算方法
水利工程中的水力计算方法水力计算是水利工程设计与建设中非常重要的环节之一。
水力计算方法的准确性和合理性对于工程的安全和效益具有直接的影响。
本文将介绍水利工程中常用的水力计算方法，包括流量计算、水头计算和水力特性计算。
一、流量计算流量是水力计算的基本参数，常用的流量计算方法有以下几种。
1. 雨量-径流关系法雨量-径流关系法是通过分析雨量和径流之间的关系，来估计流量的一种方法。
通过历史雨量与径流数据的统计分析，可以建立不同降雨强度和流量之间的经验关系，从而预测未来的流量。
2. 集水面积法集水面积法是通过测量水流汇合的面积，来计算流量的方法。
流域面积的大小和形状对流量有很大的影响，通过测量流域面积并结合流域特征参数，可以计算出流域的平均流量。
3. 水位-流量关系法水位-流量关系法是通过观测水位和流量之间的关系，来计算流量的方法。
通过在水利工程中设置水位计和流量计，可以实时监测水位和流量，并建立水位-流量曲线，从而可以根据水位来推算流量。
二、水头计算水头是水利工程中常用的参数，常用的水头计算方法有以下几种。
1. 均匀流速公式均匀流速公式是计算水头损失的常用方法之一。
根据流体力学原理，通过流速、管径和摩阻系数可以计算出单位长度上的水头损失。
2. 白肋公式白肋公式是计算水头损失的另一种常用方法。
该方法是根据流体在曲线管道中的流动特点，通过曲率半径和流速来计算水头损失。
3. 安培公式安培公式是计算水头转换效率的一种方法。
该方法通过计算水轮机的出力和输入水头之间的比值，来评估水轮机的性能。
三、水力特性计算水力特性是指水流在水利工程中的特殊性质，常用的水力特性计算方法有以下几种。
1. 流量流速关系法流量流速关系法是通过观测流量和流速之间的关系，来计算水流的特性。
通过不同位置的流速测量，可以揭示出水流的速度分布和变化规律，从而分析水流的特性。
2. 水马力计算法水马力计算法是计算水轮机水力特性的一种方法。
通过测量水轮机的进口流量、进口水头和出口水头，可以计算出水轮机的水马力，从而评估水轮机的性能。
第十章 常用水力计算模型
在M-B实验范围内，由实测压降摩阻压降求得反算的 水力摩阻系数和相同操作条件下，按无滑脱雷诺数从 莫迪图或Colebrook公式上查得的的值大体相等。故 H w 2 H dw H H g (1 )l Pf Re H 2d H
H g (1 ) g
冲击流向雾状流的转换方程。
N gv 10 [1.401 2.69 N L 0.521N LV
0.329
后一种流型间的转换与倾角无关，而液体粘度对流型转 换有较大影响，增加粘度将加速从冲击流到环雾流的转 型。
下倾管和水平管流型转换方程
气泡到冲击流型的转型方程
N gv 10 [0.431 1.132sin 3.003N L 1.133 (log N LV ) sin 0.429(log N LV ) 2 sin ]
倾角管截面含气率
H L () H L (0)
b aRL H L (0) c Fr
1 1 c[sin(1.8) sin 3 (1.8)] 倾角修正系数 3
e f c (1 RL ) ln dRL N lw Frg
对Beggs-Brill关系式的评价
0.504887
其它
-0.516644
0.789805
0.551627
15.51921
0.371771
0.393952
压降相关式
经验相关式的缺点是：其使用范围受实验条件和流体性质等因素 的影响。管道流动条件和流体性质超出实验范围，就可能引起较 大误差。为克服上述缺点，以实验数据为基础用合适的无因次参
环状流摩阻损失
HL
Hr 1 HL
r
水力计算公式选用
水力计算公式选用水力计算是指通过水力学原理和公式来计算液体在管道、河道等流动过程中的各种参数和特性。
水力计算公式是水力学研究的基础，能够用来预测流体的流速、压力、流量等参数，对水利工程的设计和运行具有重要意义。
下面介绍几种常用的水力计算公式及其选用情况。
1.流量计算公式流量是指单位时间通过其中一截面的液体体积，常用的流量计算公式有：流量计算公式为：Q=A×v，其中Q为流量，A为流动截面的横截面积，v为流速。
该公式适用于对流量有明确要求的场合，如管道流量、水库泄洪流量等。
2.流速计算公式流速是指单位时间内通过其中一截面的液体速度，常用的流速计算公式有：流速计算公式为：v=Q/A，其中v为流速，Q为流量，A为流动截面的横截面积。
该公式适用于需要计算流速的情况，如河流流速、管道流速等。
3.压力计算公式压力是指液体对单位面积所产生的压力，常用的压力计算公式有：压力计算公式为：P=γh，其中P为压力，γ为液体的密度，h为液体的压力高度。
该公式适用于计算液体的静态压力，如水塔的压力、泵站的压力等。
4.速度计算公式速度是指液体在流动过程中的速度，常用的速度计算公式有：速度计算公式为：v=√(2gh)，其中v为速度，g为重力加速度，h为液体的压力高度。
该公式适用于计算液体的速度，如水流速度、潜流速度等。
5.阻力计算公式阻力是指液体在流动过程中由于各种因素的作用而产生的阻碍力，常用的阻力计算公式有：阻力计算公式为：f=KLRV^2/2g，其中f为阻力，K 为阻力系数，L为流动的长度，R为流动的半径，V为流体的速度，g为重力加速度。
该公式适用于计算流动中的阻力，如管道流动阻力、水泵阻力等。
在选用水力计算公式时，需要根据具体情况进行考虑。
首先要了解需要计算的参数，并根据参数的性质选择相应的计算公式。
其次要考虑计算公式的适用范围和精度，以及参数的测量方法和所需数据的可获取性。
最后还要结合实际应用需求，选择合适的计算公式进行计算和分析。
水动力计算的通用模型
4 华北电力技术 NO R TH CH INA EL ECTR IC POW ER N o. 12 2004
2 程序总体控制策略
由于本文把水动力计算中所有的部件都抽象
为具有统一结构的“抽象管”, 所以可以非常方便
地利用“面向对象的语言”, 如 C + + , JAVA 等进
水动力计算的任务包括各个回路中各个部件
循环流速、循环裕量及锅炉的循环倍率的计算以
及循环停滞、循环倒流的校验等几部分内容, 主要
以下降管、底部联箱、炉水循环泵、上升管屏、汽水
引出管及汽包汽水分离器等部件组合而成的管路
的压力流量平衡的计算为核心。 这些部件的计算
是不同的, 但共同的特点是均以其出入口差压的
加速阻力系数, Φ为局部阻力系数, 其余符号与式
(1) 中相同。 式 (3) 与式 (4) 在计算时要展开, 参见
文献[ 2 ]、[ 3 ]。
任意一根上升管子都可以通过图 4 表示的算
法进行计算。其中, 是否存在欠焓可以根据入口的
焓值与当地的饱和焓比较得出。 判断是否存在饱
和点可以通过比较其出口焓值与出口压力下的饱
行设计与调度, 方法如下:
(1) 根据锅炉各个部件具体的情况构建相应
模型的对象, 并输入热量边界条件。
(2) 所有对象都退化成“抽象管”, 并根据其
实际连接情况组成相应的串联管, 最后每个下降
管回路都构成一个独立的串联管, 该串联管的压
值。
11114 其它部件
循环泵、汽水分离器虽然不是真正的管道, 但
也可以把它们抽象为管道, 对于循环泵来说, 不用
计算, ∃P 为其扬程, 对于汽水分离器来, ∃P 也有 单独的算法。此外, 汽水引出管为不受热的双相管
第10讲水力计算
第10讲水力计算水力计算是液体在流动过程中受到的力学作用的计算。
在水力学中，液体流动的基本特性通过流体动力学方程进行描述，其中包括连续性方程和动量方程。
水力计算可以应用于各种领域，如水利工程、环境工程、能源工程等，对于优化设计和安全运行具有重要意义。
首先，水力计算中的基本概念是管道流量。
流量是单位时间内通过管道截面的流体质量或体积。
流量的计算可以通过多种方法进行，其中最常见的是使用连续性方程。
连续性方程可以描述液体在管道中的流动性质，它基于流体质量守恒定律。
连续性方程可以表示为：A1V1=A2V2在这个方程中，A1和A2是管道截面的面积，V1和V2是管道中的流速。
根据这个方程，可以计算出在不同截面处的流速和流量。
另一个关键的概念是雷诺数。
雷诺数可以用来判断流动的稳定性和流态的类型。
它由液体的密度、流速和管道直径决定。
雷诺数的计算公式如下：Re=ρVD/μ在这个公式中，ρ是液体的密度，V是流速，D是管道直径，μ是液体的动力粘度。
根据雷诺数的大小可以判断流动的类型，当雷诺数小于2100时，流动为层流；当雷诺数大于4000时，流动为紊流。
在水力计算中，还有一些重要的参数需要考虑，如流体的黏度、摩擦力、压力损失等。
这些参数可以用来计算管道中的压力分布和阻力损失。
通过计算这些参数，可以评估管道系统的性能和效率，并进行系统优化设计。
此外，水力计算还涉及到水力特性曲线。
水力特性曲线描述了流体在管道中的流动性质和压力变化。
通过绘制水力特性曲线，可以评估管道系统的性能和选择合适的泵或水轮机等设备。
总之，水力计算是液体在流动过程中受到的力学作用的计算。
它涉及到连续性方程、雷诺数、黏度、摩擦力、压力损失等参数的计算。
水利工程、环境工程、能源工程等领域都离不开水力计算的应用，通过水力计算可以优化设计和确保系统的安全运行。
常用水力计算
常用水力计算水力学是工程中的重要学科之一，主要研究液体在液体之间或与固体之间运动时所产生的力学现象。
在水力学中，常用的计算方法有很多，如流速计算、压力计算、流量计算等，下面将介绍一些常用的水力计算方法。
首先是流速计算。
流速是指液体单位时间内通过单位横截面积的体积，通常用单位时间内通过单位横截面积的液体质量来表示。
常用的流速计算方法有流量速度计算、平均速度计算、最大速度计算等。
其中，流量速度计算是指用单位时间内通过横截面积的体积除以横截面积来计算流速；平均速度计算是指用流体在管道中运动过程中所需时间除以管道长度来计算流速；最大速度计算是指管道中流体在特定位置上的最大速度。
接下来是压力计算。
压力是指液体分子对单位面积施加的力。
常用的压力计算方法有静压力计算、动压力计算、管道压力计算等。
其中，静压力计算是指根据流体的密度、重力加速度和深度来计算静压力；动压力计算是指根据流体的密度、流速和截面积来计算动压力；管道压力计算是指根据流体的密度、重力加速度、流速和管道直径来计算管道中的压力。
最后是流量计算。
流量是指液体单位时间内通过横截面积的体积。
常用的流量计算方法有理论流量计算、实际流量计算、标准流量计算等。
其中，理论流量计算是指根据流体的密度、流速和流道截面积来计算流量；实际流量计算是指根据流体的密度、流速、流道形状和流态等因素来计算流量；标准流量计算是指根据流体所处的温度和压力来计算流量。
在水力学计算中，有一些常用的公式和计算方法。
例如，根据伯努利定理可以计算液体的压力和速度之间的关系；通过斯托克斯公式可以计算流体在细管中的流速；利用流量连续性方程可以计算流体通过管道横截面的流量等等。
总之，水力学的计算方法非常丰富，以上只是介绍了一些常用的计算方法。
在实际工程中，根据具体的情况和需求，选择合适的计算方法进行水力计算非常重要。
只有准确计算出水力学参数，才能保证工程设计的安全和可靠性。
因此，学好水力学知识并熟练掌握常用的水力计算方法对于工程师来说至关重要。
各种水体各种条件下水力计算解析及实例
各种水体各种条件下水力计算解析及实例水力计算是在各种水体条件下分析水流运动及其相关参数的过程。
根据不同的条件和场景，需要采取不同的方法和模型来进行水力计算。
本文将为您介绍各种水体条件下常用的水力计算方法，并提供相应的实例。
1. 自由水面流动自由水面流动是指水流在自由表面上流动的情况，如河流和湖泊等。
在自由水面流动的情况下，常用的水力计算方法包括：1.1 流量计算流量是水体在单位时间内通过某一截面的体积。
常用的流量计算方法有剖面法和速度积分法。
剖面法是通过测量流体在不同位置上的水深，计算出流体的流量。
速度积分法是通过测量流体在不同位置上的流速，计算出流体的流量。
在计算流量时，需要考虑水的动力学性质以及流动截面的形状。
1.2 动力计算动力计算是指根据水动力学原理计算水流的水深、流速和压力等参数。
常用的动力计算方法包括雷诺方程和伯努利方程。
雷诺方程是描述流体运动的基本方程之一，可以用于计算水流的流速和水深。
伯努利方程是描述流体在不同位置上的能量变化的方程，可以用于计算水流的压力和速度等参数。
2. 封闭水管流动封闭水管流动是指水流在封闭的管道内流动的情况，如给水管道和排水管道等。
在封闭水管流动的情况下，常用的水力计算方法包括：2.1 流量计算流量计算方法和自由水面流动相似，仍然使用剖面法和速度积分法来计算水流的流量。
不同的是，在封闭管道内，需要考虑水的黏性和管道的摩擦阻力。
2.2 压力计算压力计算是指根据水动力学原理计算水流的压力和流速等参数。
常用的压力计算方法包括达西-魏塞尔斯公式和曼宁公式。
达西-魏塞尔斯公式是计算水管流动压力损失的经验公式，可以用于计算水流在管道中的摩擦阻力和流速。
曼宁公式是计算水流在开放渠道中的流速和水深的经验公式，可以用于计算水流的流速和水深。
3. 非均匀流动非均匀流动是指水流在非均匀介质中流动的情况，如土壤中的渗流和多孔介质中的流动等。
在非均匀流动的情况下，需要采用数值模型来进行水力计算。
水力学计算公式参考文档
水力学重点及难点
Chapter 10 ❖ 渗流及渗流模型 （1）渗流模型概念：忽略全部土壤颗粒 的体积（或存在），认为地下水的流动是 连续地充满整个渗流空间。 （2）渗流模型的条件：与实际渗流保持 相同的边界条件、渗流流量和水头损失。
❖ 渗流基本定律：达西定律 υ = kJ 式中：J—渗透坡降；k—土壤的渗透系
2. 液体的主要物理性质――可压缩性：在研究 水击时需要考虑。
3. 作用在液体上的两类作用力表面力和质量力
4、液体的边界条件
Chapter 2
水静力学包括静水压强和静水总压力两 部分内容。
通过静水压强和静水总压力的计算，我 们可以求作用在建筑物上的静水荷载。
水力学重点及难点
静水压强： 掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，
（1）水深，底坡沿程不变及过水断面
形状尺寸不变 （2）断面平均流速沿程不变 （3）三线平行J = Jz= i
❖ 均匀流形成条件： 恒定流，长直棱柱体渠 道，正坡渠道，糙率沿程不变
❖ 水力最佳断面
水力学重点及难点
❖ 明渠均匀流公 Q AC Ri
公式
QK i
K AC R
❖ 明渠均匀流水力计算类型： （1）求流量Q （2）求渠道糙率n （3）求渠道底坡： i z1 z2
Q be 2gH0
❖常用消能方式：底流消能、条流消能和 面流消能
❖水流衔接形式
当ht＜hc' '
当ht= hc' ' 当ht＞ hc' '
远驱水跃 临界水跃 淹没水跃
水力学重点及难点
❖底流消能降低护坦消力池设计 (1)消力池深d (2)消力池长度的计算 (由于消力池末
端池壁的作用,消力池中水跃长度比自 由水跃Lj短) Lk=(0.7~0.8)Lj
水力计算的三种方法
水力计算的三种方法
介绍
水力计算是流体力学和水力学的一个重要组成部分，主要用于研究和设计水力系统的性能。
水力计算有三种方法：物理模型测试、计算流体力学（CFD）和水力模型分析（HMA）。
物理模型测试
物理模型测试是建立水力系统的模型，通过物理模拟试验，以模拟真实水力系统的性能，以及研究其变化趋势，从而进行水力计算的一种方法。
物理模型测试一般采用小比例模型，即模型尺寸要比真实水力系统小，一般在1/100—1/1000左右，实验条件也与真实水力系统相同，可以模拟真实水力系统的性能，直接观察记录，可以得到水力计算的结果。
计算流体力学(CFD)
计算流体力学（CFD）是一种基于数值模拟的方法，用于研究空气或液体流体的流动特性和性能。
CFD可以用来分析水力系统的流动状态，模拟水力系统的流动特性和运行性能，甚至可以计算出水力系统的水头曲线、水力发电性能、水力转换效率和发电机的机械效率等。
水力模型分析（HMA）
水力模型分析（HMA）是根据水力分析和水力计算的基本原理，采用一种经济有效的分析方式，通过结合物理模型测试和计算流体力学的方法，以模拟真实水力系统的性能和运行性能，以及研究其变化
趋势，来获得水力计算的结果。
HMA可以有效地提高水力计算的准确性，并减少物理模型测试的实验时间和费用。
水力计算基本公式
水力计算基本公式水力计算是涉及水流和流体力学的计算过程。
其基本公式包括渠道流量公式、摩擦阻力公式和水力损失公式等。
下面将详细介绍这些基本公式及其应用。
1.渠道流量公式渠道流量公式是用来计算水流通过给定横截面的流量的公式。
根据不同的渠道形状和流量条件，可以使用相应的公式。
以下是几种常见的渠道流量公式：1.1矩形渠道流量公式：Q=b*h*v式中，Q为流量，b为矩形渠道的宽度，h为水深，v为流速。
1.2圆形渠道流量公式：Q=π*r^2*v式中，Q为流量，r为圆形渠道的半径，v为流速。
1.3梯形渠道流量公式：Q=(a+b)*h*v/2式中，Q为流量，a和b为梯形渠道上下底的长度，h为水深，v为流速。
2.摩擦阻力公式摩擦阻力公式用于计算水流通过渠道时所受到的阻力。
常用的摩擦阻力公式有曼宁公式和切比雪夫公式。
2.1曼宁公式：h=(1/n)*(Q/A)^2*l/(2*g)式中，h为渠道水深（摩擦阻力损失），n为曼宁摩擦系数，Q为流量，A为横截面面积，l为渠道长度，g为重力加速度。
2.2切比雪夫公式：h=α*(Q^2/A^2)*l/(2*g)式中，h为渠道水深（摩擦阻力损失），α为切比雪夫系数，Q为流量，A为横截面面积，l为渠道长度，g为重力加速度。
3.水力损失公式水力损失公式用于计算水流通过管道或渠道时所产生的能量损失。
常见的水力损失公式有弗朗西斯公式和达西-魏本巴赫公式。
3.1弗朗西斯公式：h=(f*l*v^2)/(2*g*d)式中，h为水力损失，f为摩擦阻力系数，l为管道或渠道长度，v为流速，g为重力加速度，d为管道或渠道的直径或水深。
3.2达西-魏本巴赫公式：h=(f*l*v^2)/(2*g*d)式中，h为水力损失，f为达西-魏本巴赫摩擦系数，l为管道或渠道长度，v为流速，g为重力加速度，d为管道或渠道的直径或水深。
这些基本公式在水力学相关领域中都有广泛的应用，通过对水流的流速、渠道形状和摩擦阻力等因素的计算，可以帮助工程师设计和优化水利工程。
水力计算及实例讲解
2、管道水力计算中，设备阻力降要考虑，尤其是低压供 气的情况。 日常工作中需要考虑的设备阻力降包括：流量计、过滤 器、电磁阀及其他一些管径或流向发生巨大变化的管道 设备。这部分阻力降在低压管道中所占比例很大，如忽 略，可能会造成用气设备前的压力、流量满足不了设备 正常燃烧的要求。 3、设备选型计算要重视。 设备选型不光要考虑压力、流量、计量精度满足，同时 还要考虑价格因素，有些人不重视设备选型计算，其实 调压计量设备在整个管网系统中是很重要的环节，且对 工程造价有很大的影响。
目
录
水力计算基本步骤 水力计算基本公式 水力计算注意事项
水力计算实例讲解
水力计算基本步骤
1、与用户协商确定用气地点பைடு நூலகம்设备型号、适用气种、负荷、 用气压力等技术参数（需要书面确认，避免基础数据出问 题）； 2、制定供气方案及路线图，并与用户沟通确认（初步进行设 备选型）； 3、根据管线布置图编号； 4、计算各管段计算流量； 5、初选管径，计算各管段实际阻力损失△P； 6、根据允许阻力降△Pd来调整管段管径； 7、设备选型计算。
式中 Re—雷诺数； △P—燃气管道摩擦阻力损失（Pa）； λ—燃气管道摩擦阻力系数； l—燃气管道的计算长度（m）； Q—燃气管道的计算流量（m3/h）； d—管道内径（mm）； ρ—燃气的密度（kg/m3）； T—设计中所采用的燃气温度（K）； T0—标准状态的温度（K）；
ν—标准状态时燃气的运动粘度（m2/s）； K—管壁内表面的当量绝对粗糙度。
管道允许阻力降△Pd＝0.75Pn＋150 Pn－低压灶具的额定用气压力（Pa），要根据不同气种、 不同灶具来确定。 天然气灶具一般为2000Pa，故△Pd＝1650Pa，旧燃规里 根据经验把1650划分成庭院＋户内各分别占多少帕，新 规范里没有明确提出，只是要求分配时要根据情况，经 技术经济比较后确定。 对于高层民用户采用二次调压供气时，应根据低低压调 压器的进口压力范围来确定一二级调压间管道的允许阻 力降。 高差大时，水力计算中应考虑附加压力的影响。
第10讲水力计算
P Rl l d
• （5）求支线的不平衡率
x
P资用－P实际 P资用
100％
• （6）若不平衡率小于15％，可认为支 线和主干线是平衡的。若不平衡率大于 15％，则需要加调压装置消耗剩余压头。
• 若加调压板，调压板孔径按书上公式计 算。例题2－2
水力计算的例题
• 例题2－3
• 4、支线的水力计算 • （1）求估算比摩阻
R P资用 l (1 j )
• 资用压差按并联环路压力平衡来确定。
• （2）确定管径
• 由支线的流量和估算比摩阻，查水力计算表， 确定支线管段的管径，实际比摩阻和流速。 • （3）确定当量长度 • 支线管段上各构件的局部阻力当量长度根据管 径查表，并求总和。 • （4）求实际总压力降。
• 3、主干线的水力计算 • 逐段进行，对于主干线上某一管段，按下列方 法计算： • （1）由管段的流量和估算比摩阻，查水力计 算表。查出管径和实际比摩阻，流速。 • （2）由管径查当量长度表，求出各局部构件 的当量长度，然后求出该管段上的总当量长度。 • （3）求该管段的总压力降。
P Rl l d
第第88讲讲热水供热系统的水热水供热系统的水力计算力计算第第88讲讲热水供热系统的水热水供热系统的水力计算力计算1已知热媒流量和压力损失确定管道的直径
第8讲 热水供热系统的水 力计算
• 水力计算的主要任务： • 1、已知热媒流量和压力损失，确定管道 的直径。 • 2、已知热媒流量和管道直径，计算管道 的压力损失。 • 3、已知管道直径和允许压力损失，计算 或校核管道中的流量。
• 水力计算的目的 • 确定管径 • 网路循环水泵的流量和扬程
• 绘制水压图，确定用户与热网的连接方 式，分析供热系统正常运行时的压力工 况，确保不超压、不汽化、不倒空。
第十章管路水力计算
（3）压强降低过程
在B处，由于有向左的V0 ，压强 p0，使B处 有向左离开的趋势。由于B右侧无液流填充， 又使其停止，压强降低，密度减小。在理 想情况下，压强降低值=升高值Δp，从B传 至A用的时间为t=l/a，称降压波，使AB段 V=0，压强p= p0 -Δp 。
（4） 压强恢复过程
当减压波传到A。被蓄能器截止，在A两侧 产生压差，使流体向右流，速度V0，达到B 处，使AB段压强回到p0，所用时间为t=l/a ， 速度 V0 。 此时若阀门仍关闭，则重复开始升压波→压 力恢复→ 减压→压强恢复过程。因此，用 4t=4l/a完成一个水击周期，速度依次V0→0， 0→ V0 ；V0 →0，0→ V0 。理想条件下，无 阻力，无能损，水击将无休止进行下去。
qv1 qv7 qv6
第六节 环状管路的水力计算
通常网络布局已知。即各管的长度 li 已知， qvi 已知，求各管段的流量和设计各管的 直径d 。如图。
各节点，根据连续性， 流入qvi=流出qvo
若以流入为正，流出 为负则节点方程：
qvi 0
按阻力：两节点间阻力相等。若已顺时针为 正，逆时针为负，则节点间。 计算时一般采用逼近方法，即予先取，分配 流量及流向，选择管径，求各段阻力，验证， 否则重分配流量。一般是管路长，流量大。 阻力小，流量小。
若精度要求高，则用电子计算机编程计算。
第七节 均匀泄流的水力计算
一般是在主干上，沿程泄流，把沿程流量均 匀泄出的流动程均匀泄流。如蔬菜大棚中心 的灌溉等。若单位长度上泄流量q（m3/s）， 管径为d，管长L，末端出流qvT ，总作用水 头H。如图，则由连续性：
qV qVT qL
x
d , L, q
B
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? 冲击流向雾状流的转换方程。
N gv
?
10? ?[1.401?
2.69 ?
NL
?
0.521N 0.329 LV
后一种流型间的转换与倾角无关，而液体粘度对流型转 换有较大影响，增加粘度将加速从冲击流到环雾流的转 型。
压降相关式
? 摩阻压降、加速压降和重力压降构成两相管路总压降：
? Pf ? ? P ? ? Pa ? ? Ph
? Ph ? ? g sin ?
? Ph ? ? g g sin ? 分层流采用
加速压降：分层流时气体密度很小，可以忽略
其他流型：? Pa
?
? wwsg d? P
气泡流和冲击流的摩阻损失
压降测量：绝对压力和差压传滤器 流型：7 寸长透明管 流量：油用涡轮流量计，气用孔板或转子流量计。 工质：液相：煤油和润滑油，气相：空气
试验环道
流型相关式
? 以气相速度准数为横坐标，液相速度准数为纵坐标，在双坐标上 按实验数据画出流型转换曲线，并用方程结合这些曲线得出流型 转换相关式。
? 上倾管流型转换方程：
? 下倾管分层流边界曲线。
[ N LV ? 10 ? ? 0.321 ? 0.017 N gv ? 4.267 sin ? ? 2.972 N L ? 0.033(log N gv )2 ? 3.925 sin 2 ?
与其他转化准则的比较
与其他转化准则的比较
与其他转化准则的比较
? 上述流型划分，用煤油 / 空气为介质与主管、水平管的流型 图进行过对比。与立管 Duns-Ros 流型图对比结果表明： 气泡流区域比 Duns-Ros 区域小，而冲击流到环雾流的转 换边界类似。与平行管的 Mandhane 流型图对比结果表明， 分流层区域比 M 图大，环雾流区域也稍大，从整体上看较 为吻合。
持液率相关式
? 在实验数据基础上，用非线方程回归得的截面含液率的相
关式为：
exp[( HL ?
c1
?
c2
sin ?
?
c3
sin 2
?
?
c4
N
2 L
)
N c5 gv
N c6 LV
? 方程中带 ?项表示截面含气率的影响。在 ? ? 50 0 和 ? ? ? 500 时，按上式计算可得到最大和最小截面含气率，这点与 Beggs-Brill 的发现相符。
下倾管和水平管流型转换方程
? 气泡到冲击流型的转型方程
[ N gv ? 10 ? ? 0.431 ? 1.132 sin ? ? 3.003N L ? 1.133(log N LV ) sin ? ? 0.429(log N LV ) 2 sin ?]
对水平管上式仅为液体粘度的函数。对倾斜管，不同倾角会产 生一簇曲线。
Re H
?
dw? H ?H
? H ? ?? g ? (1 ? ? )? l
?
? Pf
?
?
w2? 2d
w ? wsl ? wsg
?c
?
2d? Pf w2?
? ? ?? g ? (1 ? ? )? l
在M-B实验范围内，由实测压降摩阻压降求得反算的
水力摩阻系数和相同操作条件下，按无相等。故
? Pf
?
? H w2? H 2d
对Beggs-Brill 关系式的评价
? 流型：B-B 把水平管的流型分为；分离流、过度流、间歇流
和分散流四种，然后根据流型求水平管的截面含液率，再通
过倾角修正系数把水平管截面含液率转为有倾角管路的截面
含液率。B-B 没有提出带倾角管路流型计算的直接方法。这
是该相关式的缺点之一。 ? 截面含气率：水平管截面含气率
流动方 流型 向
系数 值
C1
C2
C3
C4
C5
C6
上坡和 全部 水平 管
下坡管 分层流
-0.380113 0.129875 -0.119788 2.343227 0.475686 0.288657 -1.330282 4.808139 4.171584 56.262268 0.079951 0.504887
其它
-0.516644 0.789805 0.551627 15.51921 0.371771 0.393952
压降相关式
? 经验相关式的缺点是：其使用范围受实验条件和流体性质等因素 的影响。管道流动条件和流体性质超出实验范围，就可能引起较 大误差。为克服上述缺点，以实验数据为基础用合适的无因次参 数表示各变量相互关系，可扩大实验成果的应用范围。 BeggsBrill 意图提出一个所有倾角下能计算多相流压降梯度的相关式， Mukherjee-Brill 的研究是他们工作的延续，只是在对倾角流型 影响方面考虑得更严格一些。
倾角管截面含气率
HL (0) ?
aRLb Frc
H L (?) ? ? H L (0)
[sin( 倾角修正系数 ? ? 1 ? c
1.8? ) ? 1 sin3 (1.8?)] 3
c
?
(1?
RL
)ln
??dRLe
N
f lw
Frg
??
对Beggs-Brill 关系式的评价
? 其中，系数 a,b,c,d,e,f,g 取决于流型，不同的流型有不 同的数值。这样，由一种流型转换为另一种流型时，截 面含气率数值上是不连续的，这显然与事实不符，此外， 与事实管路相比，截面含气率的计算值偏高。
第十章 常用水力计算模型
李玉星
一、Mukherjee-Brill两相流相 关式
? 73 年，Beggs-Brill 经理论推导得出考虑倾角的两相流压降 梯度关系式。其中两个参数，截面含液率和两相水力摩阻 系数是由实验确定。由于该相关式能对各种倾角的两相流 管路进行计算，并有一定精确度，故很快得到广泛使用。 随使用时间的延续，也逐渐暴露出该式有如下缺点。
? 两相水力摩阻系数
? ? ? 0en
n
?
0.523 ?
3.182 ln m
?
? ln m 0.8725(ln m)2
?
0.01853(ln m)4
m
?
RL
?H L (?)?2
由于流型转换时，HL(?)的不连续， 使λ 也不连续，显然也与实际管
路不符。
Mukherjee-Brill 关系式
? 实验：图10-1 表示实验装置流程。测试为1.5 ”长32 英尺U形管， 倾向， 截面含气率测量：电容式