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水力学_第8章 孔口出流VIP免费

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水力学教学课件主讲教师:刘伟答疑地点:综合实验楼106本章为连续性方程、伯努利方程和水头损失规律的具体应用。本章学习要点本章学习要点11、孔口、管嘴出流的特点。、孔口、管嘴出流的特点。22、孔口、管嘴出流的水力计算。、孔口、管嘴出流的水力计算。第八章孔口、管嘴出流与堰流•孔口、管嘴出流:沿流动方向边界长度很小,只需考虑局部损失,不计沿程损失。例:门窗过流、节流孔板、消火栓、水龙头等。一、孔口出流分类1、按孔口大小与其水头高度的比值分小孔口出流:若孔径d(或孔高e)<H/10大孔口出流:若孔径d(或孔高e)≥H/102、按孔口作用水头(或压力)的稳定与否分恒定孔口出流:出流水头不变非恒定孔口出流:出流水头变化8.1孔口出流3、按出口出流后的周围介质分自由出流:若液体经孔口流入大气,称自由出流。淹没出流:液体经孔流入充满液体的空间,称淹没出流。4、按孔壁的厚度分薄壁孔口:液流与孔壁仅在一条周线上接触,壁厚对出流无影响。厚壁孔口(管嘴):当孔壁厚度和形状使流股收缩后又扩开,与孔壁接触形成面而不是线,称这种孔口称为厚壁孔口(管嘴)。孔口出流:计算特点:hf≈0;出流特点:收缩断面二、薄壁小孔口恒定出流1、自由出流液体从各个方向涌向孔口,由于惯性作用,流线只能逐渐弯曲,在孔口断面上仍然继续弯曲且向中心收缩,直至出流流股距孔口d/2处,过流断面收缩达到最小,此断面即为收缩断面c—c断面。自收缩断面后,液体质点受重力作用而下落。AACC00dH0HpagvaAA22wcccAAAAhgvpZgvpZC2222通过收缩断面形心引基准线0-0,列出A-A及C-C两断面的能量方程。对薄壁孔口来说,221gvhhcmw移项整理得:gvppZZgvAACACAcc22221gvHHAA220令:解vc得:)(gHavcc2152101H0称为作用水头,是促使出流的全部能量。11ca令:孔口出流流量公式ccAvQAAc令02HgAAvQc令02HgAQφ称为流速系数ε为断面收缩系数μ为流量系数流速系数,φ=0.97~0.98流量系数,μ=0.60~0.62断面收缩系数,ε=0.62~0.64通过实验测得,对圆形薄壁小孔口2222112212122222ccvvvvHHgggg令22112201222vvHHHgg整理得2、淹没出流由于惯性作用,水流经孔口流束形成收缩断面c-c,然后扩大。列上、下游自由液面1-1和2-2的能量方程。式中水头损失项包括孔口的局部损失和收缩断面c-c至2-2断面流束突然扩大局部损失。0012122cvgHgH0022ccQvAAgHAgH0022ccQvAAgHAgH上两式中H0――作用水头,当出口两侧容器较大,v1≈v2≈0,则H0=H1-H2=H;ζ1――孔口的局部阻力系数,与自由出流相同;ζ2――液流在收缩断面后突然扩大的局部阻力系数,当A2>>Ac时,ζ2=(1-Ac/A2)2≈1;φ――淹没孔口的流速系数,μ――淹没孔口的流量系数,μ=εφ。121111对于薄壁小孔口,试验证明,不同形状孔口的流量系数差别不大。但孔口在壁面上的位置对收缩系数却有直接影响。全部收缩是当孔口的全部边界都不与容器的底边、侧边或液面重合时,孔口的四周流线都发生收缩的现象;如图中I、Ⅱ两孔。不全部收缩是不符合全部收缩的条件;如图中Ⅲ、Ⅳ两孔。在相同的作用水头下,不全部收缩的收缩系数ε比全部收缩时大,其流量系数μ′值亦将相应增大。孔口出流各项系数全部收缩的孔口分为:完善收缩:凡孔口与相邻壁面或液面的距离大于或等于同方向孔口尺寸的3倍(图中l1≥3a及l2≥3b),孔口出流的收缩不受壁面或液面的影响。如图中I孔。不完善收缩:不符合完善收缩条件的。如图中Ⅱ孔。问题1:薄壁小孔淹没出流时,其流量与有关。A、上游行进水头;B、下游水头;C、孔口上、下游水面差;D、孔口壁厚。(C)问题2:请写出下图中两个孔口Q1和Q2的流量关系式(A1=A2)。(填>、<或=)图2图1图1:Q1

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