第三章_给水排水管网水力学基础(1)VIP免费

第三章给水排水管网水力学基础2012年9月13日3.1给水排水管网水流特征流考虑）（给排水管网一般按紊紊流：过渡流层流：流态4000Re4000Re2000:2000Re.1流态特征75.10.275.12.2vhDvhDvh水力光滑区较小或管壁较光滑）（管径过渡区较大或管壁较粗糙）（管径）阻力平方区（粗糙管区紊流～给水排水管网中，水流水力因素随时间变化，属于非恒定流，水力计算复杂。在设计时一般只能按恒定流计算。恒定流与非恒定流恒定流：水体在运动过程中，其各点的流速和压力不随时间而变化，而与空间位置有关的流动。非恒定流：水体各点的流速和压力不仅与空间位置有关，还随时间而变化的流动。满管流动1）如管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，为均匀流，管道对水流阻力沿程不变，采用沿程水头损失公式计算；2）当管道在局部分叉、转弯与变截面时，流动为非均匀流，采用局部水头损失公式计算。非满管流或明渠流只要长距离截面不变，可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式计算。均匀流与非均匀流非均匀流：液体质点流速的大小和方向沿流程变化，水流参数随时间和空间变化。均匀流：液体质点流速的大小和方向沿流程不变。压力流与重力流压力流：水体沿流程整个周界与固体壁面接触，无自由液面，满管流动，又称管流。压力流输水通过封闭的管道进行，水流阻力主要依靠水的压能克服，阻力大小只与管道内壁粗糙程度有关、管道长度和流速有关，与管道埋设深度和坡度无关。重力流：水体沿流程一部分与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面。非满管流动，又称明渠流。重力流管渠中水面与大气相通，非满流，水流阻力依靠水的位能克服，形成水面沿水流方向降低。给水多压力流，排水多重力流；长距离输水重力流，排水泵站出水管、倒虹管压力流。水流的水头与水头损失测压管水头水头分为水头损失：流体克服流动阻力所消耗的机械能。水头损失分为沿程水头损失局部水头损失水头：单位重量的流体所具有的机械能，用h或H表示，单位米水柱(mH2O)。位置水头Z压力水头P/r流速水头v2/2g3.2管渠水头损失计算hf——沿程水头损失，m；v——过水断面平均流速，m/s；C——谢才系数；R——过水断面水力半径，m，圆管流R=0.25D；l——管渠长度，m。3.2.1沿程水头损失计算管渠管渠沿程水头损失用沿程水头损失用谢才公式谢才公式圆管满流，沿程水头损失也可用沿程水头损失也可用达西公式：CC、、λλ与水流流态有关，一般采用经验公式与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算。常用公式如下：或半经验公式计算。常用公式如下：D——管段直径，m；g——重力加速度，m/s2；λ——沿程阻力系数，λ=8g/C2适用:旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水温10度(给水管道)代入达西公式（1）舍维列夫公式适用:较光滑的圆管满流管紊流（给水管道）代入达西公式q——流量，m3/s；Cw——海曾-威廉粗糙系数。（2）海曾-威廉公式适用于各种紊流，是适用性和计算精度最高的公式。)Re51.27D.3e(2lg1)Re53.38.14lg(71.17或CReC简化为直接计算式（3）柯尔勃洛克-怀特公式e——管壁当量粗糙度，m。适用于明渠流和非满流排水管道计算。系数巴甫洛夫斯基公式粗糙n0.1)n(R0.750.13n2.5y式中BBB代入谢才公式（4）巴甫洛夫斯基公式巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时的特例，适用于明渠或较粗糙的管道计算。代入谢才公式nM——曼宁公式粗糙系数。（5）曼宁公式3.2.2沿程水头损失计算公式的比较与选用4）舍维列夫公式在1.0≤e≤1.5mm之间给出了令人满意的结果，对旧金属管道较适用，但对管壁光滑或特别粗糙的管道是不适用的。1）巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也高，特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较准确的计算结果，最佳适用范围为1.0≤e≤5.0mm；2）曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范围为0.5≤e≤4.0mm；3）海曾－威廉公式则适用于较光滑的管道，特别是当e≤0.25mm（CW≥130）时，该公式较其它公式有较高的计算精度；3.2.3局部水头损失计算局部阻力系数。—；局部水头损失，—mmh局部阻力设施ξ局部阻力设施ξ全开闸阀0.1990。弯头0.950%开启闸阀2.06...