宁夏大学《流体力学》课件-第5章孔口出流.pptxVIP

第五章 孔口出流;第五章 孔口出流;??? 小孔口（small orifice ）：当孔口直径d（或高度e）与孔口形心以上的水头高度H的比值小于0.1，即d/H<0.1时，可认为孔口射流断面上的各点流速相等， 且各点水头亦相等，这时的孔口称为小孔口。;非恒定出流（unsteady discharge）：当孔口出流时，水箱中水量得不 到补充，则孔口的水头不断变化，此时的出流称为非恒定出流。;二、管嘴出流：在孔口周边连接一长为3~4倍孔径的短管，水经过短管并在出口断面满管流出的水力现象，称为管嘴出流。 ;一般孔口边缘呈刃口形状，各种结构形式的阀口大多都属于薄壁小孔类型。;5.1.1 孔口出流的速度和流量计算;出流速度 简化为：; ;一、流速系数 :;流速系数的测定;流量系数 ：;; ;收缩系数 ：;5.2 厚壁孔口出流;;5.2.2 厚壁孔口出流系数;5.3 几种孔口出流性能比较;5.4 机械中的气穴现象;泵内汽蚀对泵工作的危害;5.5 相似原理;;5.5.1 相似概念;力学相似是指实物流动与模型流动在对应点上物理量都应该有一定的比例关系，具体包括几何相似、运动相似及动力相似： 1）几何相似： 即模型流动与实物流动有相似的边界形状，一切对应的线性尺寸成比例。 如果用无上标的物理量符号来表示实物流动，用有上标“′”的物理量符号表示模型流动。则有下述比例尺：;2）运动相似：即实物流动与模型流动的流线应该几何相似，而且对应点上的速度成比例。;流量比例尺 运动粘度比例尺 角速度比例尺;3）动力相似：即实物流动与模型流动应受同种外力作用，而且对应点上的对应力成比例。;动力场相似 ;压强（应力）比例尺 动力粘度比例尺 功率的比例尺 无量纲系数的比例尺; 在相似的实物流动与模型流动之间存在着一切无量纲系数皆对应相等的关系，这提供了在模型流动上测定实物流动中的流速系数、流量系数、阻力系数等等的可能性。 所有力学相似的比例尺中，基本比例尺?l、?v 、?ρ是各自独立的，基本比例尺确定后，其它一切物理量的比例尺都可确定，模型流动与实物流动之间一切的物理量的换算关系也就都可以确定了。;5.5.2 相似准则;;２）??欧拉数 代表压力与惯性力之比。 　　　　　欧拉数 ３）、雷诺数 代表惯性力与粘性力之比。 雷诺数; 总结以上可见，如果两个流动成力学相似，则 它们的弗劳德数、欧拉数、雷诺数必须各自相等。; 相似准则不但是判别相似的标准，而且也是设计 模型的准则，因为满足相似准则实质上意味着相似比 例尺之间要保持下列三个互相制约的关系： 设计模型时，所选择的三个基本比例尺 如果能满足这三个制约关系，当然模型流动与实物流动是完全力学相似的。但这是有困难的。;Reynolds number;流动相似条件 ;模型实验主要解决的问题 ： ; 以相似原理为基础的模型实验方法，按照流体流动相似的条件，可设计模型和安排试验。这些条件是几何相似、运动相似和动力相似。 前两个相似是第三个相似的充要条件，同时满足以上条件为流动相似，模型试验的结果方可用到原型设备中去。 ; 简化模型实验方法中流动相似的条件，除局部相似之外，还可采用自模化特性和稳定性。 ; 在水利工程及明渠无压流动中，处于主要地位的力是重力。用水位落差形式表现的重力是支配流动的原因，重力是水工结构中的主要矛盾。粘性力有时不起作用，有时作用不甚显著，因此可用弗劳德模型法解决此类问题 ：;一般模型流动与实物流动中的重力加速度是相同的，于是;2）雷诺模型法; 粘性流动中有一种特殊现象，当雷诺数增大到一定界限以后，惯性力与粘性力之比也大到一定程度，粘性力的影响相对减弱，此时继续提高雷诺数，也不再对流动现象和流动性能发生质和量的影响，此时尽管雷诺数不同，但粘性效果却是一样的。这种现象叫做自动模型化，产生这种现象的雷诺数范围叫做自动模型区，雷诺数处在自动模型区时，雷诺准则失去判别相似的作用。; 这也就是说，研究雷诺数处于自动模型区时的粘性流动不满足雷诺准则也会自动出现粘性力相似。因此设计模型时，粘性力的影响不必考虑了；如果是管中流动，或者是气体流动，其重力的影响也不必考虑；这样我们只需考虑代表压力和惯性力之比的欧拉准则就可以了。 ; （2）在模型上测得流量 收缩断面的速度 作用在闸门上的力 力矩;(2) ;例题2：设计新型汽车主高h=1.5m，车