中南大学：《工程流体力学 Engineering Fluid Mechanics》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 孔口、管嘴出流及有压管流

五章乳回。晉嗡出癌 8有品 第一节孔口出流 第二节管嘴恒定出流 第三节短管的水力讣箕 第四节长管的水力计算 第五节髙心式水泵装置及其 水力计算

第五章 孔口、管嘴出流 及有压管流 第一节 孔口出流 第二节 管嘴恒定出流 第三节 短管的水力计算 第四节 长管的水力计算 第五节 离心式水泵装置及其 水力计算

教学内容、重点及难点 基本内容 本章在定量分析沿程水头损失和局部水头损失的基础上 对工程实际中最常见的有压管道恒定流动和孔口、管嘴 出流进行水力计算。 重、难点 水头损失的分析和确认

➢教学内容、重点及难点 基本内容 本章在定量分析沿程水头损失和局部水头损失的基础上， 对工程实际中最常见的有压管道恒定流动和孔口、管嘴 出流进行水力计算。 重、难点 水头损失的分析和确认

第一节孔口出流 液体从孔口以射流状态 流出,流线不能在孔口 处急剧改变方向,而会 H 在流出孔口后在孔口附 近形成收缩断面,此断 面可视为处在渐变流段 中,其上压强均匀 C c-c为收缩断面,收缩系数: A2—收缩断面面积 孔口断面面积

H H0 O O C A AC d C v vC 0 g v 2 2 0 0 第一节 孔口出流 液体从孔口以射流状态 流出，流线不能在孔口 处急剧改变方向，而会 在流出孔口后在孔口附 近形成收缩断面，此断 面可视为处在渐变流段 中，其上压强均匀。 c-c为收缩断面，收缩系数： A c A  = —— 收缩断面面积 —— 孔口断面面积

713b 完全收缩 非完全收缩 无收缩 边壁的整流作用会影响收缩系数,故有完全收缩与非完全 收缩之分,收缩系数视孔口边缘与容器边壁距离与孔口尺 寸之比的大小而定,大于3则可认为完全收缩

l 2  3b l 1  3a 1 l 2 l a b 完全收缩 非 完 全 收 缩 无收缩 边壁的整流作用会影响收缩系数，故有完全收缩与非完全 收缩之分，收缩系数视孔口边缘与容器边壁距离与孔口尺 寸之比的大小而定，大于3则可认为完全收缩

孔口出流的分类 <亠—小孔口 H10 大孔口 H H10 恒定出流、非恒定出流 淹没出流、自由出流; 薄壁出流、厚壁出流。 对薄壁小孔口:E=0.630.64

H H0 O O C A AC d C v vC 0 g v 2 2 0 0 孔口出流的分类 恒定出流、非恒定出流； 淹没出流、自由出流； 薄壁出流、厚壁出流。 10 1  H d —— 小孔口 10 1  H d —— 大孔口 对薄壁小孔口：ε= 0.63~0.64

1.薄壁小孔口自由出流 2 g 对0-0,cc列能量方程 Coy a v h+ H g 2p*h 其中h=h=50 g C 设H=H+ Cov 2g 则"e √28 H0=02g110 0 其中0= +50④+5—流速系数=097~0.98 Q=A=40V2gH0=A√y2gH 其中 =80=0.60~0.62—流量系数

w c c h g v g v H + = + 2 2 2 2 0 0  对0-0，c-c列能量方程 其中 g v h h c w j 2 2 = =  0 设 g v H H 2 2 0 0 0  = + 0 0 0 2 2 1 v gH gH c c    = + =  = 0.97 ~ 0.98 则 0 0 Q = vc Ac = A 2gH = A 2gH ——流速系数 其中  =   = 0.60 ~ 0.62 ——流量系数 1.薄壁小孔口自由出流 H H0 O O C A AC d C v vC 0 g v 2 2 0 0 其中 0 1 0 1 1     +  + = c 则

2.薄壁小孔口淹没出流1 H 对1-1,2-2列能量方程 HIt 2g H2+=+(50+5 2g g H=(h,+ 0 )-(H,+ a,v2 2 g 2g50流经孔口的局部阻力系数 5。收缩断面突扩的局部阻力系数 28H0=0√28H0H~作用总水头 q~孔口流速系数 q=0.97-0.98 Q=4=8402810=1V2g{H0~孔口流量系数 =0.60-0.62

H0 作用总水头  孔口流速系数  孔口流量系数 （ ）（ ） g a v H g a v H H 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 = 1 + − +  0 流经孔口的局部阻力系数  e 收缩断面突扩的局部阻力系数  = 0.97 − 0.98  = 0.60−0.62 2.薄壁小孔口淹没出流 对1-1，2-2 列能量方程 g v g v H g v H c e 2 ( ) 2 2 2 0 2 2 2 2 2 0 0 1     + = + + + 0 0 0 2 2 1 v gH gH e c    = + = 0 0 Q = vc Ac = A 2gH = A 2gH

3.大孔口恒定出流 大孔口出流的流量公式形 式不变,只是相应的水头 应近似取为孔口形心处的 值,具体的流量系数也与 小孔口出流不同。 由于孔口各点的作用水头差异很大,如果把这 种孔口分成若干个小孔口,对每个小孔口出流 可近似用小孔口出流公式,然后再把这些小孔 口的流量加起来作为大孔口的出流流量。 H。大孔口形心的水头 Q=√2gH0 大孔口出流的流量系数,可查表

Q = A 2gH0  大孔口出流的流量系数，可查表 H0 大孔口形心的水头 3.大孔口恒定出流 大孔口出流的流量公式形 式不变，只是相应的水头 应近似取为孔口形心处的 值，具体的流量系数也与 小孔口出流不同。 由于孔口各点的作用水头差异很大，如果把这 种孔口分成若干个小孔口，对每个小孔口出流 可近似用小孔口出流公式，然后再把这些小孔 口的流量加起来作为大孔口的出流流量

4.孔口非恒定出流 在d时段内 √y2ghdt=-A4dh H d h 则液面从H1降至H2所需时间 Ao dh 2A HlAv28 HAv2g 容器放空(即H2=0)时间2 2A0H12 8 HAv28

在 dt 时段内 A 2ghdt = −A0 dh h h A g A t d 2 d 0  = − 则液面从 H1 降至 H2 所需时间 ( ) 2 d 2 2 1 2 0 0 2 1 H H A g A h h A g A t H H = − − =    容器放空（即H2 ＝0）时间 1 max 0 1 0 1 0 2 2 2 2 Q V A gH A H A g A H t = = =   H1 H2 h dh A0 H1 H2 h dh H1 H2 h dh A0 4. 孔口非恒定出流

第二节管嘴恒定出流 管嘴出流的水力现泉 内管嘴 (a)直角型外管嘴 b)收缩型外管嘴 (b) (c)扩散型外管嘴 (d)流线型外管嘴 外管嘴

第二节 管嘴恒定出流 一. 管嘴出流的水力现象 (a) 外管嘴 内管嘴 (b) (c) (d) (e) 外管嘴 (a)直角型外管嘴 (b)收缩型外管嘴 (c)扩散型外管嘴 (d)流线型外管嘴