第七章孔口、管嘴出流和有压管流案例

p1 p2
g
v12 v22 2g
1
vC2
2g
H0

1

vC2 2g
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H0——淹没出流的作用水头
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第一节 孔口出流
物理意义：促使流体克服阻力流入到下游的全部能量
H0与孔口位置无关
特例：P1= P2=Pa，v1= v2 =0
H0 z1 z2 H
收缩断面流速
vC
1
1
2gH0 f 2gH0
孔口流量
Q vC AC vC AC A 2gH0
与自由出流一致
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第一节 孔口出流
结论
1、流量公式： Q A 2gH0
2、自由式与淹没式对比：
H0 zA zC H
收缩断面流速
vC
1
1
2gH0 2gH0
φ——孔口的流速系数，φ=0.97。
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第一节 孔口出流
孔口流量
Q vC AC vCA A 2gH0 A 2gH0
AC 面积收缩系数
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第一节 孔口出流
• 考考你：请写出图中两个孔口Q1和Q2的流量关 系式（A1=A2)。图1：Q1 Q2；图2：Q1 Q2。 （填>、< 或＝）
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第一节 孔口出流
四、影响孔口出流的边界因素：
（1） 孔口的形状； （2） 孔口的边缘情况；
A
流量系数 0.62
全部收缩（完善收缩、不完善收缩） 部分收缩（不完善收缩）
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第一节 孔口出流
结论
1、流量公式：
Q A 2gH0
对薄壁圆形完善收缩小孔口：
μ=0.62； vC f 2gH0
φ=0.97 f
其中：ε=0.64； f
充水、泄水所需时间问题。 解决的问题： 只对作用液面缓慢变化的情况进行讨论。
1、公式推导：
将液面高度的变化划分成无数微
小时段，每一微小时段作恒定流处理。
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第七章 孔口、管嘴出流和有压管流
【学习重点】
孔口出流、管嘴出流与有压管流是工程中最常见的流动现 象，研究这三种流动现象的基本特性与计算方法具有重要的 工程实际意义。本章重点掌握简单管道的水力计算。
(1)孔口出流：给排水工程中的取水孔口、泄水孔口中的水流， 通风工程中通过门、窗气流，某些流量量测设备中 的流动；
第七章 孔口、管嘴出流和有压管流
第一节 孔口出流
第二节 管嘴出流
第三节 短管的水力计算
第四节 长管的水力计算
第五节 有压管道中的水击
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第七章 孔口、管嘴出流和有压管流
【教学基本要求】
1 掌握有压管流基本特点：长管、短管流动的条件。 2 掌握简单管道水力计算和水头线的绘制：管道内压强分布。 3 了解复杂管道的特点和计算方法。 4 了解有压管道的水击现象、分类和直接水击压强计算。
自由式出流； 淹没式出流。
薄壁孔口出流； 4、按孔壁对出流的影响：
厚壁孔口出流。
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第一节 孔口出流
H
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第一节 孔口出流
二、薄壁小孔口恒定自由出流
列A-A、C-C断面能量方程
zA

pA
g

v
2 A
2g

zC
1
xC aC
AC
A
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第一节 孔口出流
三、薄壁小孔口恒定淹没出流
列上下游液面能量方程
z1

p1
g

v12 2g

z2
p2
g
v22 2g

vC2 2g
se
vC2 2g
ζse=1——突然扩大阻力系数
z1 z2
2、管嘴出流 ——在孔口上对接长度为3-4倍孔径的短管，流 体经容器壁上所接短管流出的水力 现象， 称管嘴出流。
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第七章 孔口、管嘴出流和有压管流
二、任务： 计算过流量Q。 三、依据：
（1）能量方程； （2）总流的连续性方程； （3）能量损失计算式。
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pC
g

vC2 2g

vC2 2g
pC pa
zA

zC
pA pa
g

v
2 A
2g

1
vC2
2g
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H0——自由出流的作用水头
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第一节 孔口出流
H0

1

vC2 2g
物理意义：促使流体克服阻力，流入大气的全部能量
特例 自由液面：PA=Pa，液面恒定：vA=0
(2)管嘴出流：消防水枪、水力机械化施工用的水枪；
(3)管道流：市政建设、给水排水、采暖通风、交通运输、 水利水电等工程中最常见的流动。
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第七章 孔口、管嘴出流和有压管流
一、概念
1、孔口出流 ——容器壁上开孔，流体经容器壁上所开 小孔流出的水力现象，称孔口出流。
（3） 孔口的位a置（对收缩系数有直接的影响）。
L≥3a
L≥3a
3、几种孔口的收缩形式
自阅
全部收缩 不全部收缩
完善收缩、 不完善收缩
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第一节 孔口出流
五、孔口的变水头出流
孔口的变水头出流：孔口出流（或入流）过程中，容器 内水位随时间变化（降低或升高），导致孔口的流量随 时间变化的流动。
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第一节 孔口出流
一、孔口出流分类 1、按 e 与H 的关系：
小孔口：
e1 H 10
大孔口：
e1 H 10
H
e
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第一节 孔口出流
2、按孔口的作用水头是否稳定：
恒定孔口出流； 非恒定孔口出流。
3、按出流后周围的介质情况：
1> 公式形式相同；
2> φ、μ基本相同，但 H0不同；
3> 自由出流与孔口的淹没深度有关， 淹没出流与上、下游水位差有关。
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第一节 孔口出流
H v0
z
v0
v2
自由式：
淹没式：
H0 = H +
v02 2g
H0 =
z
+
v02 2g
－
v22 2g
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