第七章 有压管路、孔口和管嘴的水力计算

1第一节有压管路的水力计算计算管路流量Q、管路的尺寸（d）与作用水头(H或者hf)。求解第六章有压管路、孔口和管嘴的水力计算2管路的分类：按结构：按计算特点长管短管3一、短管水力计算

解：列0-0到1-1两断面的伯努利方程简化45解：列1-1到2-2两断面的B.E.6解：1.列0-0，2-2的B.E（有能量输入的B.E）72.列0-0，1-1的B.E二、长管水力计算在长管水力计算中，根据管道系统的不同特点，又可分为简单管路，串联管路、并联管路、管网等。81.等直径管路

列1-1，2-2的B.E92.串联管路

通过串联管道各管段的流量是相同的；串联管道的损失应等于各管段损失的总和。解：由串联管路的总损失=各段损失之和。10113.并联管路124.枝状管路枝状管路的水力计算，主要确定管段的直径和水力损失，在此基础上确定水塔高度（或供水压力）。13第二节管路中的水击在有压管道中，由于某种原因引起的管路中流速发生突然变化时，例如阀门突然开、关，水泵、水轮机机组突然停机等，会引起管道局部压强急剧升高、降低。这种现象称为水击，或称水锤。一、水击的物理过程水击发生的根本原因在于液体的可压缩性和管壁的弹性。图示管道长L，直径d，其上游B点连接水池，下游出口A处装有阀门。设水击前管中流速，设水击前管中压强为,假设A处阀门迅速关闭，即关闭时间为零。1．升压过程142.压强恢复过程3．压强降低过程4．压强恢复过程阀门A处压强随时间的变化规律：

15二、直接水击与间接水击水击波的相：水击波的周期：阀门关闭时间：:直接水击:间接水击三、水击压强的计算在△t时间内，阀门处产生的增压波向左传播的距离为△s=c△t，在△s管段内液体流速为零。1617四、水击波的传播速度——液体体积模量管壁的弹性变形会影响压力波的传播，水中的体积模量需要进行修正E：管壁材料的弹性模量；e:管壁厚度；d：管道内径。18五、减小水击压强的措施1．延长阀门开闭时间，使阀门开闭平缓。2．改变管道设计在保证流量的条件下，尽量采用大口径的管道，目的减小管内流速。3．设立缓冲装置在管道中设置空气蓄能器、调压塔、安全阀等缓冲装置，用以吸收压力波能量，缓解水击压强。19例题：水流速度为3m/s，在直径为200mm，厚度为6mm，管长为120m的钢管道内流动，试计算管道出口处阀门突然完全关闭和阀门部分关闭，速度减小到1.8m/s时，理论上的压力波动间隔（相长）和最大水击压强。20第三节孔口与管嘴出流一、分类1．薄壁孔口、厚壁孔口（管嘴）2．小孔口、大孔口3．自由孔口出流和淹没孔口出流二、薄壁孔口出流（定常流）如图所示，孔口出流时，水流由各方向孔口汇集，由于水流的惯性作用，流体不能转折，收缩形成最小断面C-C，称为收缩断面，而后，在重力的影响下下落2122二、管嘴出流在薄壁孔口上连接一段长L=(3-4)d的短管，称为管嘴。23出流特点：管嘴出流特点是：当液体进入管嘴后，与孔口时相似，同样形成收缩，在收缩处，液体与管壁分离，形成旋涡区，然而又逐渐扩大，在管嘴出口断面上，液面完全充满整个断面。实