水力学
公式
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短管:既考虑局部损失又考虑沿程损失 可分为自由出流和淹没出流 水泵吸水管、虹吸管、铁路涵管、建筑给水管等。
长管:仅考虑沿程损失,不计流速水头和局部损失
流:若在容器壁上开孔,水经孔口流出的水力现象。仅考虑局部损失
自由出流定义:水经孔口流入空气中
?????0.97
?????0.64?0.97?0.62薄壁小孔口在Re很大时,局部阻力系数ζ0=0.06
淹没出流:孔口流出的水流不是进入空气,而是流入下游水体中,致使孔口淹没在下游水面2222vv?v?vc之下。当Ac<<A时, ζ
se=1 H?0?11?H?0?22??c +? 12g22g02gse
在相同水头H0的作用下,同样断面面积的管嘴的过流能力是孔口的1.32倍, ?n??n?0.822g
对管嘴的长度也有一定限制。长度过短,流束收缩后来不及扩大到整个出口断面,收缩断面的真空不能形成,管嘴仍不能发挥作用;长度过长,沿程水头损失不容忽略,管嘴出流变为pv?7m短管流动。 ?g圆柱形外管嘴正常工作条件 作用水头:H0?9m 管嘴长度:l = (3~4)l=3~4d 短管的水力计算
流量系数:
自 2由自由出流
出口中心以上的水头 w
淹没出流:上下游水位差 ??自由出流 c 淹没出流 ??c 管道轴线的一部分高出无压的上游供水水面,这样的管道称为虹吸管 ?l?vH?h?????ζ??d?2g长管的水力计算:因为长管
可以忽略不计,则 wf长管的全部作用水头都消耗于沿程水头损失,总水头线H是连续下降的直线,并与测压管水头线重合。 H?h?h
2、简单管道的比阻计算方法
比阻a 取决于λ、d
H?hf?alQ2?SQ2
串联管道:若节点处 q1= q2 = …= 0,则Q1= Q2= Q3= …=Q
若有流量分出,Qi = qi + Qi +1 nnn2总水头损失等于各管段水头损失的总和。 H?hfi?ailiQi?nn i?1i?1i?1222或 H?Qal?QS?SQiii串 i?1i?1串联管道的总水头线是一条折线,这是因为各管段的 水力坡度不等之故。
并联管道能提高输送流体的可靠性。
????2SQ?iiQ?qA?Q1?Q2?Q3Q1?Q2?Q3?qB?Q4
hf1?hf2?hf3?
hfAB
水击——在有压管路中流动的液体,由于外界因素(诸如阀门突然关闭、水泵突然停车等)使其流速发生突然变化(即动量发生变化),从而引起压强突然变化(升压和降压交替进行) 引起管道水流速度突然变化的因素是发生水击的外加条件,水流本身具有惯性和压缩性则是发生水击的内在原因。
直接水击 间接水击
防止水击危害的措施 (1).限制管中流速; (2).延长阀门关闭时间; (3).缩短管道长度、采用弹性模量较小材质的管道;4).在管道上设置安全阀、水击消除阀、空气室、调压塔等装置。 拉格朗日法——以液体质点为研究对象 欧拉法——以流动空间——流场作为对象 迹线——由拉格朗日法引出 迹线就是液体质点在某一时段的运动轨迹。 流线——由欧拉法引出 流线是某一瞬时在流场中绘出的曲线 流线
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
明了某瞬
时流场中各点的流速方向。1)恒定流时,流线的形状和位置不随时间面改变 恒定流时,
p
?g流线与迹线重合。 流线一般不相交,也不能是折线,而光滑的曲线或直线。 流线的形状与固体边界的形状有关。 流线簇的疏密反映了速度的大小(流线密集的地方流速 大,稀疏的地方流速小)。 dldxdydz ???1122流线的方程 uuxuyuz欧拉法以流场为研究对象,拉格朗日方法以流体质点为研究对象;在工程中,欧拉法是可行的。 流线是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向
实际液体恒定总流的能量方程 z位能;位置水头 up压能;压强水头;测压管高度(相对压强) z ? 22g? g头(相对压强)
p u 机械能;总水头(H)z?? ?g2g
恒定总流的动量方程 常采用 2211p11p2
适用条件: 流动为恒定流 ;流体为连续、不可压缩的 ;所选的两
个过流断面必须为均匀流或渐变流断面
明渠流动的特点
1、具有自由液面,p0=0,无压流(满管流则是有压流)。
2、湿周是过水断面固体壁面与液体接触部分的周长,不
等于过水断面的周长。
3、重力是流动的动力,重力流(管流则是压力流)
4、渠道的坡度影响水流的流速、水深。坡度增大,则
流速? ,水深?。
5、明渠局部边界突然变化时,影响范围大。(有压管
流影响范围小) Q?vA?vA??1.0??Q(?????)??F??F?pA,F?p2A
正坡:i>0,平坡:i=0,逆坡:i<0
明渠均匀流的特征1)断面平均流速V和水深h沿程不变。2)总水头线、测压管水i>0 头线(水面坡度线)和渠底线互相平行
2、形成条件
1)底坡和壁面粗糙沿程不变的长而直的棱柱形渠道;
2)渠道必须为顺坡(i>0);
3)渠道中没有建筑物的局部干扰;
4)明渠中的水流必须是恒定的,沿程无水流的汇入、汇出,即流量不变。 i?J
1、基本量
b——底宽;h——水深;m——边坡系数,m=cotα B——水面宽 B = b + 2mh A——过流断面面积 A = (b + mh)h
χ ——湿周
R——水力半径
明渠均匀流水力计算的基本公式连续性方程:
当i,n,
A给定时,水力半径R最大,即湿周最小的断面能通过最大的流量。
i ,n, A给定时湿周最小的断面是圆形断面即圆管为水力最优断面。 水力最优梯形断面的宽深比为
水力最优梯形断面的水力半径为 hRh?2
水力最优矩形断面的宽深比为(m=0) ?h?2
长度量纲 L 质量量纲 M 时间量纲 T 为基本量纲 雷诺准则 考虑原型与模型之间黏滞力与惯性力的关系 弗汝德准则 考虑原型与模型之间重力与惯性力的关系 欧拉准则 考虑原型与模型之间压力与惯性力的关系 2
沿程水头损失
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