当前课程知识点：水力学 > 第9章 孔口、管嘴出流有压管流 > 9.2 管嘴出流 > 管嘴出流
同学们好 今天我们来学习
孔口管嘴出流和有压管流的
第二部分 管嘴出流
首先我们来讨论一下
什么样的流动是管嘴出流呢
大家请看这是管嘴出流的示意图
大家看到在孔口上外接长度
为3到4倍孔径的一个短管
水流就通过这个短管
并在出口断面是满管出流的这种现象
我们就叫它管嘴出流
按照管嘴的形状和它的连接方式
我们又分为圆柱形管嘴
圆锥形管嘴和流线形管嘴
那么各种不同形式的管嘴
它的计算方法是基本相同的
那么这里我们主要以圆柱外伸管嘴为例
来进行比较深入的分析
我们先来讨论一下圆柱形外伸管嘴
它出流情况的特点
我们看到水流经过管嘴之后
在不远处将形成了一个收缩断面
那么这个收缩断面是
在整个这个管嘴内完成的
之后又逐渐地扩大
那么在管嘴出口断面
则形成了一个满管出流
那么下面我们再来讨论这种管嘴出流
它的出流能力如何
那么也就说要算它的过流流量了
那么算流量我们还是那样的一个思路
就能否计算出管嘴出口处的断面平均流速呢
那么有了断面平均流速
再乘上面积那就是它的流量了
那么这里我们取管嘴上游的开口容器
当中00断面和管嘴出口断面
为控制断面列它的能量方程
那么这里的能量方程就会涉及到一个损失
这个损失我们说在管嘴当中
这个流体在管嘴当中流动的时候
虽然会有沿程水头损失
但是与局部水头损失相比
这个沿程水头损失很小
我们这里就忽略不计了
所以水头损失仍然只计入局部水头损失
由这个能量方程我们可以求出
管嘴出口处断面的平均流速
那么其中这个流速系数
我们是这样来计算的
如果按照管道的锐缘进口
作为这个管嘴的局部水头损失系数的话
那么这个损失系数ζ是等于0.5的
其次呢我们说取动能修正系数近似为1.0
这样就算得流速系数为0.82
那么有了这个流速的公式我们说要求它的流量
那么可以乘上面积便得它的流量了
那么流量这个公式当中有了一个流量系数
我们看这个流量系数
依然是收缩系数乘上流速系数
但这里我们看它是与流速系数值是相同的
这是因为这个收缩系数是等于1.0的
也就说这个管嘴在出口断面处
这个水流是满管出来的
所以基本上是不发生收缩的
因此它的这个流量系数也同样等于0.82
那么我们说与孔口出流相比
这个管嘴出流的计算公式和
孔口出流的计算公式也是完全一样的
然而它的流量系数却不同
那么孔口出流的流量系数是0.62
而管嘴出流的流量系数是0.82
那么用0.82比上0.62它恰等于1.32
这就说明在相同的作用水头下
通过同样的一个过流断面的话
那么管嘴过流能力将是孔口过流能力的1.32倍
那么这个结论我想一定会引起同学们的好奇
也就说与孔口相比
管嘴内部水流在运动过程当中
其实它是增加了水头损失的
也就说它是存在着这个沿程水头损失的
只是我们忽略不计而已
那么它的泄流能力为什么会反而增加呢
我们说要解决这个问题
就要分析收缩断面的情况
我们说在管嘴出流这种情况下
它的收缩断面是发生在管嘴内部的
而且这个收缩断面处又出现了真空现象
所以下面我们就先来分析一下
收缩断面的真空度到底是多少
从而便得知为什么
这个泄流能力反而提高呢
所以下面我们就列收缩断面
CC断面和出口断面
BB断面之间的能量方程
那么我们将这两个断面上的
压强水头放在等号的左边
那么等号的右边就剩下
这个速度水头差以及
这个突扩管道的一个局部水头损失了
那么对于突扩管道的局部水头损失
我们能够把损失系数给它求出来
另外我们再连同通过CC断面
到BB断面的连续性方程
那么有了这几个方程我们就能够推出
CC断面处的真空度的表达式了
接下来我们再把出口断面的
断面平均流速用作用水头来表示
另外这里的流速系数我们知道等于0.82
那么它的收缩系数是0.64
把这些常数代进去
我们便得到了真空度
约等于0.75倍的作用水头
那么这就意味着在收缩断面上的
真空度可达到0.75倍的作用水头
这就相当于我们把管嘴
它的作用水头加大了75%
从而使得管嘴的流量大为增加
此外我们通过真空度约等于0.75倍的
作用水头可知作用水头越大
那么收缩断面的真空度也就越大
但实际上我们说当收缩断面的真空度
要超过7米水柱以后
它会使得空气将会
从管嘴出口断面被吸入
那么使得收缩断面的真空就会被破坏
那么管嘴也就不能保持
在出口处的满管出流的流动情况了
因此对于收缩断面的真空度应该有一个限制
那么对真空度的限制
从而就决定了对管嘴作用水头的有一个极限值了
那么这里通过这个公式
我们把真空度的限制定义在7米的水柱
所以算得这个作用水头
应该小于9米的水柱
其次我们看管嘴的长度
也应有一定的限制
比如说长度过短
那么流股收缩之后
可能还来不及扩大到整个断面的话
那么在管嘴出口处就不能够
形成一个满管出流的这种流动情况
那么收缩断面呢
同样也不能够形成真空
那么管嘴就不能发挥其作用
如果说这个管嘴的长度要是过长的话
我们又知道它的沿程水头损失
就不容忽略了
所以这样我们说就限制了
圆柱形外伸管嘴的正常工作条件
一方面我们要限制住
它的作用水头要小于9米水柱
另外就是管嘴的长度
要等于3到4倍的直径长
-水力学课程介绍
--水力学课程介绍
-1.1 流动性和连续介质假设
-1.1 流动性和连续介质假设--作业
-1.2 流体的主要物理性质
--粘滞性
--压缩性
--表面张力
-1.2 流体的主要物理性质--作业
-1.3 作用在流体上的力
--作用在流体上的力
-1.3 作用在流体上的力--作业
-1.4 小结
--小结
-第1章 绪论--课后作业
-2.0 序言
--序言
-2.1 流体静压强及其特性
--静压强
-2.1 流体静压强及其特性--作业
-2.2 流体平衡微分方程
--平衡微分方程
-2.2 流体平衡微分方程--作业
-2.3 重力场中液体静压强的分布
--静压强分布
-第2章 静力学--2.3 重力场中液体静压强的分布
-2.4 作用在平面上的液体总压力
--平面上液体总压力
-第2章 静力学--2.4 作用在平面上的液体总压力
-2.5 作用在曲面上的液体总压力
--曲面上液体总压力
-第2章 静力学--2.5 作用在曲面上的液体总压力
-2.6 液体的相对平衡
--液体相对平衡
-2.6 液体的相对平衡--作业
-2.7 实验一
--实验一
-2.8 小结
--小结
-第2章 静力学--课后作业
-3.0 序言
--序言
-3.1流体运动的描述方法
-3.1流体运动的描述方法--作业
-3.2 有关流体的几个基本概念
--基本概念01
--基本概念02
-3.2 有关流体的几个基本概念--作业
-3.3 流体微团运动的分析
--微团运动分析
-第3章 流体运动学--3.3 流体微团运动的分析
-3.4 连续性方程
--连续方程
-3.4 连续性方程--作业
-3.5 小结
--小结
-第3章 流体运动学--课后作业
-4.0 序言
--序言
-4.1 运动流体的应力状态
--应力状态
-第4章 流体动力学基础--4.1 运动流体的应力状态
-4.2 流体运动微分方程
--微分方程
-第4章 流体动力学基础--4.2 流体运动微分方程
-4.3 理想流体恒定元流的能量方程
-第4章 流体动力学基础--4.3 理想流体恒定元流的能量方程
-4.4 恒定总流的能量方程
-4.4 恒定总流的能量方程--作业
-4.5 恒定总流的动量方程
--恒定总流动量方程
-4.5 恒定总流的动量方程--作业
-4.6 实验二、实验三
--实验二
--实验三
-4.7 小结
--小结
-第4章 流体动力学基础--课后作业
-5.1 有旋流动
--有旋流动1
--有旋流动2
-第5章 有旋流动和有势流动--5.1 有旋流动
-5.2 有势流动
--有势流动
--有势流动2
-第5章 有旋流动和有势流动--5.2 有势流动
-5.3 平面势流及势流叠加原理
-5.3 平面势流及势流叠加原理--作业
-5.4 小结
--小结
-课后作业--作业
-6.0 序言
--序言
-6.1 流动阻力和能量损失的两种形式
-6.1 流动阻力和能量损失的两种形式--作业
-6.2 粘性流体的两种状态
-6.2 粘性流体的两种状态--作业
-6.3 沿程损失与切应力之间的关系
--沿程损失与切应力
-6.3 沿程损失与切应力之间的关系--作业
-6.4 圆管中的层流运动
--圆管中的层流
-6.4 圆管中的层流运动--作业
-6.5 紊流运动简介
--紊流运动简介1
--紊流运动简介2
-6.5 紊流运动简介--作业
-6.6 紊流沿程损失的分析与计算
--紊流沿程损失
-6.6 紊流沿程损失的分析与计算--作业
-6.7 管流的局部损失
--管流的局部损失
-6.7 管流的局部损失--作业
-6.8 实验四、实验五
-6.9 小结
--小结
-第6章 流动阻力和能量损失--课后作业
-7.0 序言
--序言
-7.1 量纲和谐原理
--量纲和谐原理
-7.1 量纲和谐原理--作业
-7.2 量纲分析法
--量纲分析法
-第7章 量纲分析和相似原理--7.2 量纲分析法
-7.3 流动相似原理
--流动相似原理
-7.3 流动相似原理--作业
-7.4 模型试验
--模型试验
-第7章 量纲分析和相似原理--7.4 模型试验
-7.5 小结
--小结
-课后作业--作业
-8.0 序言
--序言
-8.1 边界层的基本概念
--基本概念1
--基本概念2
-8.1 边界层的基本概念--作业
-8.2 边界层微分方程
--微分方程
-8.2 边界层微分方程--作业
-8.3 边界层的动量积分方程
--动量积分方程
-8.3 边界层的动量积分方程--作业
-8.4 边界层的分离现象
--分离现象
-8.4 边界层的分离现象--作业
-8.5 绕流阻力
--绕流阻力
-第8章 边界层理论基础与绕流运动--8.5 绕流阻力
-8.6 小结
--小结
-课后作业--作业
-9.0 序言
--序言
-9.1 孔口出流
--孔口出流
-9.1 孔口出流--作业
-9.2 管嘴出流
--管嘴出流
-第9章 孔口、管嘴出流有压管流--9.2 管嘴出流
-9.3 简单管道的恒定有压流
--管道恒定有压流1
--管道恒定有压流2
-第9章 孔口、管嘴出流有压管流--9.3 简单管道的恒定有压流
-9.4 简单长管的恒定有压流
-第9章 --9.4 简单长管的恒定有压流
-9.5 复杂长管的恒定有压流
-9.5 复杂长管的恒定有压流--作业
-9.6 管网中的恒定有压流计算基础
--管网恒定有压流
-第9章 --9.6 管网中的恒定有压流计算基础
-9.7 非恒定有压管流
--非恒定有压管流1
--非恒定有压管流2
-9.7 非恒定有压管流--作业
-9.8 小结
--小结
-第9章 孔口、管嘴出流有压管流--课后作业
-1.判断题--作业
-期末考试--2.填空题
-3.单项选择题--作业
-4.多项选择题--作业
