流体力学第6章短管长管课件

第三节短管水力计算一、有压管流Penstock1、定义

流体沿管道满管流动的水力现象，是输送液体和气体的主要方式。2、特点

沿流动方向有一定的边界长度，hl=hf+hm3、分类工程上为简化计算，按两类水头损失在全部损失中所占比重不同分为————短管和长管1二、短管概述1、定义沿程损失和局部损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。2、应用：水泵吸水管、虹吸管、铁路涵管、送风管虹吸管正常工作条件为保证虹吸管正常过流，工程上限制管内最大真空高度不超过允许值H1-12-2hsACB2水泵吸水管的水力计算离心泵吸水管水力计算，主要为确定泵的安装高度，即泵轴线在吸水池水面上的高度Hs取吸水池水面1-1和水泵进口断面2-2列伯诺里方程

水泵安装高度水泵进口断面真空高度为防止气蚀，通常在出厂前由实验确定允许吸水真空高度「hv」，写在铭牌上做为水泵的性能指标之一。3二、简单管道

沿程直径不变，流量也不变的管道称为简单管道。简单管道是一切复杂管道水力计算的基础。1、计算方法：列伯诺里方程

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1-12-2HH(Hp)因长管可以忽略不计，则52、简单管道的比阻计算方法——简单管道的比阻计算公式比阻a取决于λ、d6由舍维列夫旧钢管及旧铸铁管公式当v＜1.2m/s

当v≥1.2m/s修正系数——各种流速下的k值列于167页表8.3(130页6-3表)

7例6-4：水塔向车间供水，铸铁管l=2500m，d=400mm，水塔地面标高▽1=6lm，水塔水面距地面的高度H1=18m，车间地面标高▽2=45m，供水点需要的自由水头H2=25m，求供水量Q解：作用水头

H=(▽1+H1)-(▽2+H2)=(61+18)-(45+25)=9m

法一：由表6-4查得400mm铸铁管比阻为

a=0.2232s2／m6

9验算阻力区属于过渡区，比阻需修正，由表6-3查得v=1m/s时，k=1.03。修正后流量为

法二：按J计算更简便

由表6-7查得d=400mm，J=0.00364时，Q=0.126m3/s,内插J=0.0036时,Q值

10例6-6：由水塔向车间供水，铸铁管l=2500m，水塔地面标高▽1=6lm，水塔水面距地面的高度H1=18m，车间地面标高▽2=45m，供水点需要的自由水头H2=25m，要求供水量Q=0.152m3/s，计算所需管径。解:H=(▽1+H1)-(▽2+H2)=(61+18)-(45+25)=9m由表6-4查得d＝450mm，a＝0.1195s2/m6

d＝400mm，a＝0.2232s2/m6

大管：浪费管材小管：流量不足两管道串联111、质量守恒（连续性方程）Si——管段的阻抗s2/m5若节点处q1=q2=…=0，则Q1=Q2=Q3=…=Q2、能量守恒133、串联管道计算公式当串联管道节点无流量分出，通过各管段的流量相等，此时总管路的阻抗等于各管段的阻抗叠加

串联管道总压头为各段压头之和串联管道的水头线是一条折线，这是因为各管段的水力坡度不等之故

14四、并联管道PipesinParallel定义：在两节点之间，并联两根以上管段的管道；或几根具有相同起点、终点的简单管道组成，头头相连、尾尾相连特点：并联管道能提高输送流体的可靠性。计算公式能量守恒质量守恒15串、并联管道分析水头H不变时串联：加长一段管道阻力变大Q↓管道延长并联：并联一段管道横截面变大Q↑提高管道输送流体的可靠性管网17例6-7：在例6-6中，为了充分利用水头和节省管材，采用450mm和400mm两种直径管段串联。求每段长度解：设d1=450mm的管段长l1，a1＝0.1195s2/m6d2=400mm的管段长l2，a2＝0.2232s2/m6

v1=0.96m/s<1.2m/s，a1应进行修正

v2=1.21m/s>1.2m/s，a2不需修正

联立求解上两式得

l1＝1693.5m

l2＝806.5m

18五、沿程均匀泄流管道

通过流量（转输流量）Qz前述管道流动，在每根管段间通过的流量是不变的lxMdxQzHQtA途泄流量（沿线流量）Qt

在工程中如水处理设备中的穿孔管和灌溉用人工降雨管道等，管道中除通过流量外，还有沿管长由壁面开的孔口泄出的流量Qt=q