水力学局部水头损失

1、5 5 液流形态与水头损失液流形态与水头损失应用理论求解局部水头损失是较为困难的应用理论求解局部水头损失是较为困难的原因：急变流条件下，固体边界上的动水压强原因：急变流条件下，固体边界上的动水压强 不好确定。目前，只有断面突然扩大的不好确定。目前，只有断面突然扩大的 情况可用理论求解，其他情况通过试验定。情况可用理论求解，其他情况通过试验定。 本节以圆管突然扩大的局部水头损失为例介绍本节以圆管突然扩大的局部水头损失为例介绍圆管突然扩大的局部水头损失圆管突然扩大的局部水头损失xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 圆管的断面从圆管的断面从A1突然扩大至突然扩大至A2，液流自小

2、断面进，液流自小断面进入大断面，四周形成漩涡。入大断面，四周形成漩涡。xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Gxz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 流股脱离固体边界，四周形成漩涡，然后流股逐渐扩流股脱离固体边界，四周形成漩涡，然后流股逐渐扩大，经过距离约大，经过距离约(58)D 后才与大断面吻合。后才与大断面吻合。xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 为了求出流股在经过突然扩大的水头损失，考为了求出流股在经过突然扩大的水头损失，考察进流断面和察进流断面和22出流过水出流过水断面。断面。xz1z2v1v22200dDLp2p11133

3、p1p1G 过流断面中，过流断面中，1-1部分部分与原管道重合，可以认为与原管道重合，可以认为是渐变流，而扩大后的侧部是渐变流，而扩大后的侧部1-3是漩涡区，假定为渐变流是漩涡区，假定为渐变流xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G因此，入流断面近似为渐变流；因此，入流断面近似为渐变流；2-2断面为渐变流断面。断面为渐变流断面。对这两个断面应用能量方程，并忽略沿程能量损失，则对这两个断面应用能量方程，并忽略沿程能量损失，则xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Gjhgvpzgvpz 222222221111xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1

4、p1G)()()(gvgvppzzhhgvpzgvpzjj222222221121212222221111 xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G考虑水流的向动量方程，则考虑水流的向动量方程，则 )()()(sinsinsin)(21222211122212222211122zzAApApvvQzzALAGGApApvvQ xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)()()(sinsinsin)(21222211122212222211122zzAApApvvQzzALAGGApApvvQ xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)()(

5、)(sinsinsin)(21222211122212222211122zzAApApvvQzzALAGGApApvvQ 化简得到化简得到gvvvppzz2112222121 )()(xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Ggvvvppzzgvgvppzzhj2211222121222211212122 )()()()()(xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Ggvvhgvgvgvvvgvgvgvvvhjj2222222222122211222221111222222)()()( 212221 1121222121222212112()222(1)(1)j

6、jvvA vA vhvvgAAvvhggA AA A ，式中，式中，称作局部阻力系数称作局部阻力系数一般情况，局部水头损失可表为一般情况，局部水头损失可表为gvhj22 式中，式中，可由试验确定可查表；可由试验确定可查表； v 为发生局部损失上游，或下游断面的平均流速，为发生局部损失上游，或下游断面的平均流速， 见表见表5-3（P86）局部水头损失系数表。局部水头损失系数表。 A1A2v1v2221111222222112122jjAvhAgAvhAg （）（）A1A2v1v2gvhAAj2150222 ）（12.A1A20.62 0.42 0.30 0.22 0.16 14.0 25 20

7、15 12 10 8 )1(22122222kAAkgvhj A1v1v2DdDdA2gvhj2222v2A1v1gvhj22 水从水箱流入到一管径不同的管道，管道连接如图水从水箱流入到一管径不同的管道，管道连接如图已知已知 d1=150mm; l1=25m; 1= 0.037 d2= 125mm; l2=10m; 2= 0.03900Hl1l2d1d21=0.5（进口）；（进口）；2=0.15；3=2.0 （流速水头相应于局部水头损失后的流速）（流速水头相应于局部水头损失后的流速）（一）沿程水头损失；（一）沿程水头损失；（二）局部水头损失；（二）局部水头损失；（三）保持流量为（三）保持流量为25000cm3/s 所需要的水头所需要的水头 00Hl1l2d1d2v2v1 以以0-0为基准，写出为基准，写