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第六章 孔口、管嘴出流和有压管流 引 言 本章主要介绍流体力学基本方法和水头损失计算方法在孔口与管嘴出流中的应用，得出了孔口、管嘴出流的基本公式。 定义：在容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象 就称为孔口出流。 （1）自由出流：经孔口流出的水流直接进入空气中。 水从各个方向涌向孔口，由于惯性作用，流线只能逐渐弯曲，水股在出口后继续收缩，直至离开孔口1/2孔径处，过流断面达到最小，此断面即为收缩断面C—C断面。 收缩系数：是指收缩断面面积Ac与孔口断面面积A之比，以ε表示。 式中： （2）淹没出流：水由孔口直接流入 另一部分水体中。 列断面1-1与断面2-2的能量方程： 注意：　 　①自由出流时，水头H值系水面至孔口形心的深度； ??? 淹没出流时，水头H值系孔口上、下游水面高差。 　②淹没出流由于流速、流量与孔口在水面下的深度无关， 　所以无“大”，“小”孔口区别。??? ２、孔口的变水头出流 定义： 流体流经外管嘴并在出口断面上形成满管流的 水力现象称为管嘴出流。 管嘴出流流速： 二、收缩断面的真空 得到收缩断面的真空高度： 第三节? 短管的水力计算 引 言 1、基本公式 （2）淹没出流： 2、水力计算问题： （1）已知作用水头H及管路情况，求输送流量Q。—这 是最主要的计算问题。 （2）已知Q及管路情况，求作用水头H。——直接用公式。 （3）已知H, Q及部分管路情况，求d。（d需规格化） 最大真空高度： 2）水泵吸水管的水力计算（离心泵确定安装高度）： 如图，取1-1与2-2断面，列能量方程 忽略吸水池水面的流速： 第四节? 长管的水力计算 长管由于不计流速水头和局部水头损失，使水力计算 大为简化。可以利用专门编制的计算表进行辅助计算。 如图取1-1、2-2断面，列能量 方程： 由上图可知，各节点处流 量平衡： 3、并联管道：在两节点之间，并联两根以上管段的管道。 第五节 有压管道中的水击 1、水击现象： 定义：在有压管道系统中，由于某种原因使管内水 体流速急剧变化，引起水体压强大幅度波动的现象，称 为水击现象。 有时又称水锤。 (2)、有压管道中的水击的四个阶段 （2）水击压强的计算 水击的相长：即水击波由管道的阀门传到进口后又 由进口传到阀门所需的时间 （3）水击波的传播速度 以阻抗和流量表示： 如果前述管道流动中，沿着管长从侧面不断连续向外泄出流量Qt，称为途泄流量；管段每单位长度上的流量均等于q。 这种管道称沿程均匀泄流管道。 4、沿程均匀泄流管道： H x dx 总途泄流量Qt，通过流量Qz。 如图： 若无通过流量，只有途泄流量，即：Qz=0； 表明：只有途泄流量的管道的水头损失，是无途泄流量管道的1/3。 （1）水击产生的原因 水流的速度突然变化—外因 水体本身具有惯性和压缩性以及管壁具有弹性—内因。 水击波：阀门关闭时，由于水体、管壁均弹性介质，从而引起的水体逐层停止流动与压强的逐层增高均是以波的形式由阀门传向管道进口，这种水击形成的弹性波称为水击波。 以上所述边界层的特性可归纳如下： (1)与任何流动的特性尺寸比较，例如流动截面的宽度、绕过物体的长度等，边界层的厚度δ是极小量。 (2) 边界层内流速变化非常急剧，即从边壁上的零变到外边界上的u0； (3) 边界层内粘滞力与惯性力是同一量级，均不能忽略。 (4)边界层内的流动状落可以在整个边界层内是层流，也可以一部分为层流而其余部分是紊流。 二、曲面边界层及其分离现象的概念： 1、曲面边界层的分离 在边界层内，流体质点并不总是在边界层内流动。在某些情况下，常迫使边界层内的流体向边界层外流动，这种现象称边界层从固体边界上的分离。 A B C F D U0 （1）观察正对圆心的一条流线，在贴近圆柱面的点A处，流速降低为零，压强增加到最大。该点称停滞点或驻点。