第四章 有压管中的恒定流1106PPT课件

v 0H
outflow
H0
（二）自由出流水力计算(v, Q )
１.计算原理： “Ｅ.Ｅ”
对1-1断面和2-2断面建立能量方程(三选)
H1v02
2g
2v2
2g
hw12
令
H 1v02
2g
H0
因 hw 12hf hj
故 H0
2v2
2g
hf
hj
表明:管道的总水头将全部消耗于管道的水 头损失和保持出口的动能。
管中流速 vQ A3.01.0410.012931.39m/s
4
流速水头
v2 1.392 0.098m9
2g 19.6
沿程损失 hfd l2 vg 20.02 8 0 5 .10 0.0 091 8.7 9m 9
局部损失 hf 2 vg 2(0.520.3)0.098 0.190 m9
故沿程水头损失占总水头的百分数为
小结
3.两种液流型态及判别： 层流
分类： 紊流
判别标准： Re vd 物理意义？?
管流：2000 明渠：500
流 判别 流动 态 标准 特征
流速 分布
主要 作用力
流区
λ的变化规律
hf与v 的关系
层 流
管流:
Re<2000 明流: Re<500
质点运 动互不 混掺,作 线状规 则运动
呈抛物 粘滞力， 线分布, 流层间作 沿垂线 用的切向 分布不 应力为粘 均匀 滞切应力
故 e 0.5
1
1
c1 0 .0 2 5 8 0 0 0 .5 2 0 .32 0 2 .1 0 0 .0 7 0 3
0 .1
Q 0 .0 7 0 3 3 .1 4 0 .1 2 1 9 .6 2 0 0 .0 1 0 9 3 m 3 /s 4
N(o二)计算沿程损失及局部损失
Image
因为沿程损失
hf
l d
v2 2g
局部水头损失
hj
v2 2g
代入: H0
2v2
2g
hf
hj
即:
H0
(2
l
d
) v2
2g
取:
2 1
则: H0
(1l
d
) v2
2g
管中流速:
v
1
1 l
d
2gH0
通过管道流量:
Q
1
1dl
A
2gH0
c
1
1
l d
称为管道系统的流量系数。
QcA 2gH0
当忽略行近流速时，流量计算公式变为
QcA 2gH
（三）淹没出流水力计算
1. 计算原理： “Ｅ.Ｅ”
Biblioteka Baidu ImNa能oge 量方程(三选):
z1v02
2g
2v22
2g
hw12
因 v2 0
z0
z1v02
2g
hw12
在淹没出流情况下，包括行进流速的上下游 水位差z0完全消耗于沿程损失及局部损失。
因为 No
Image
hw12hf
hj (dl
Image
E.E：
H1v02
2g
2v2
2g
hw12
长管：H hf
l v2
d 2g
水力粗糙区，按谢才公式
8g C2
H8gl v28glQ 2 Q 2 l C2d2g C24R2g2AA2C2R
令 KACR
得
H hf
Q2 l K2
或 Q K hf K J
l
其中K 称为流量模数或特性流量.
No 例4-1 一简单管道，如图所示。长为800m，管径为
孔口与管嘴(只计hj) 短管(计hf 和hj) 长管(只计hf)
短管和长管水力计算特点
短管：
v
2
2g
hj
>
5%hf
长管：
v
2
2g
hj
5%hf
v
2
2g
hj
忽略不计
4.1 恒定简单管流水力计算
（一）出流特性
v
2 0
2g
１.自由出流
v
0H
Free outflow
H0
v
2 0
２.淹没出流
2g
Submerged
有涡体
产生，
质点相
紊 流
管流：
Re>2000 明流: Re>500
互混掺, 作不规 则紊乱 运动,运 动要素
具有脉
动现象
呈对数 或指数 曲线分 布,沿 垂线分 布较均 匀
惯性力， 流层间作 用的切应 力为粘滞 切应力和 紊动附加 切应力之 和
8g C2
f (Re)
层
流 区
24 Re R
64 Re d
一、管流概述
A
1. 管流的特点:
没有自由面 有压流动
A A-A
2.管流分类
(1)流动恒定性: 恒定管流; 非恒定管流（水击）;
(2)管道几何特性(布置情况): 简单管道:d=C, 无分支; 复杂管道：串联，并联，分支，管网．
(３)管道阻力特性:
短管：沿程与局部水头损失均须考虑 长管：局部水头损失与流速水头可略
hf∝v1.0
光 滑 区
过渡 粗糙
区
0.3164
Re
0.25 d
1
[2lg(R R e )0.4]2
hf∝v1.75
管流可查莫迪图: hf∝
f (Re,), v1.75～2.0
d
粗糙 区， 阻力 平方
区
f ()
d
1 2lgr0 1.74
hf∝v2.0
1 2lg11.55R
4.谢齐公式:
第三章 液流型态及水头损失
小结
本章的主要内容： •水头损失的概念及分类； •两种液流型态及判别； •层流和紊流的特征； •沿程水头损失变化规律及计算；(层流，紊流) •局部水头损失的计算；
小结
1.水头损失的分类与概念： 沿局程部水水头头损损失失：：hhjf
2.液流产生水头损失的具备的两个条件： 1）液体具有粘滞性；（决定作用） 2）由于固体边界的影响，液流内部质点 间产生相对运动。
v C RJ
（1）掌握舍齐公式适用条件，了解舍齐系数C与λ值的
相互联系 ；
（2）掌握曼宁公式及适用条件： C 1 R1/ 6
了解糙率的确定方法。
n
5.局部水头损失：
hj
v2 2g
掌握局部水头损失的特点与确定方法。
6.总水头损失：hw=∑hf+∑hj
第四章 有压管中的恒定流
(steady pipe flow)
hf 1.9 790.9899.8 9% H 20
N（o 三）按长管计算管道所通过的流量
Image
根据
QK
H
l
KACR
C
8g
89.85.5 9m12/s 0.025
)v2
2g
平均流速
v
1
l d
2gz0
流量 QvAcA2g0z
c
1
l d
称为管道系统的流量系数。
当忽略掉行近流速时，流量计算公式为
QcA 2gz
3.No
Image
自由出流和淹没出流的比较
比较 自由出流 淹没出流
流量
QcA 2gH
QcA 2gz
水头
c
H
1
l d
自
Z
l d
淹
注：1 自 ＝ 淹
按No长管的情况计算：
Image
0.1m，水头为20m，管道中间有二个弯头，每个弯头的局
部水头损失系数为0.3，已知沿程阻力系数λ＝0.025，试
求通过管道的流量（分别按短管和长管进行计算）。
（No 一）先将管道作为短管 ，求通过
Image
管道流量。
QcA 2gH
c
1
1
l d
局部损失共包括进口损失和弯头
损失。进口局部损失系数