《工程流体力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 压力管路的水力计算、第六章 一元不稳定流

第五章压力管路的水力计算 [教学目的] 1、理解串、并联管路和分支管路的特点,熟练计算相关 未定参数; 2、了解孔口和管嘴出流。 [本章的重、难点分析 学习重点:串并联管路和分支管路的相关计算。 学习难点:孔口和管嘴出流。 [教学内容纲要 1、串联管路定义、水力特性; 2、并联管路定义、水力特性; 3、分支管路定义、水力特性; 4、孔口与管嘴出流孔口出流、管嘴出流

第五章 压力管路的水力计算 [教学目的] 1、理解串、并联管路和分支管路的特点，熟练计算相关 未定参数； 2、了解孔口和管嘴出流。 [本章的重、难点分析] 学习重点：串并联管路和分支管路的相关计算。 学习难点：孔口和管嘴出流。 [教学内容纲要] 1、串联管路 定义、水力特性； 2、并联管路 定义、水力特性； 3、分支管路 定义、水力特性； 4、孔口与管嘴出流 孔口出流、管嘴出流

工程中为了输送液体,常须设置各种有压管道如城市供 水管网、输送石油的管道等。 这类管道的整个断面均被液体所充满,断面的周界就是 湿周;所以管道周界上的各点均受到液体压强的作用,因此 称为压力管路。压力管道断面上各点的压强,一般不等于大 气压强。 压力管路:在一定压差下,液流充满全管的流动管路。 (管路中的压强可以大于大气压,也可以小于大气压) 气体 压力管路

工程中为了输送液体，常须设置各种有压管道如城市供 水管网、输送石油的管道等。 这类管道的整个断面均被液体所充满，断面的周界就是 湿周；所以管道周界上的各点均受到液体压强的作用，因此 称为压力管路。压力管道断面上各点的压强，一般不等于大 气压强。 压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。 （管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压）

通常根据这两种水头损失在总损失中所占比重的大 小,而将管道分为长管及短管两类: 1、长管是指水头损失以沿程水头损失为主,其局 部损失和流速水头在总损失中所占的比重很小,计算时 可以忽略不计,这样的管道称为长管; 2、短管是局部损失及流速水头在总损失中占有相 当的比重,而沿程损失可以忽略不计,这样的管道称为 短管

通常根据这两种水头损失在总损失中所占比重的大 小，而将管道分为长管及短管两类： 1、长管是指水头损失以沿程水头损失为主，其局 部损失和流速水头在总损失中所占的比重很小，计算时 可以忽略不计，这样的管道称为长管； 2、短管是局部损失及流速水头在总损失中占有相 当的比重，而沿程损失可以忽略不计，这样的管道称为 短管

米 第一节管路的特性曲线 管路的特性曲线 水头损失与流量的关系曲线 二、特性曲线 1+V h+h=5-+元 + g g g d 2g d 2g 其中,L=l+l 把V Q4(代入上式得 2 L 2 L1(40 82L g d 2 r 8n92=0

一、管路的特性曲线 水头损失与流量的关系曲线 二、特性曲线 第一节 管路的特性曲线 L l l g V d L g V d l l g V d l d l g V d l g V hw hj hf = + = + =         = + = + = + 当 当 当 其中， 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2       2 4 d Q A Q V  把 = = 代入上式得： 2 2 2 5 2 2 2 4 8 2 1 2 Q Q g d L d Q d g L g V d L hw        = =      = =

H Q Z2-21 Q 管路特性曲线 有泵的管路特性曲线

管路特性曲线 有泵的管路特性曲线

米第二节长管的水力计算 实际工程中,根据长管道布置情况可分为简单长管与复杂 管道。复杂管道又可分为串联管道、并联管道及分叉管道。简 单管道是最常见的,也是复杂管道的基本组成部分,其水力损 失计算方法是各种管道水力计算的基础。 、简单长管 管径相同且无分支的管子组成的长输管路为简单长管 计算公式:简单长管一般计算涉及公式 L 基本公式+=z2+B2+h,h= y y D2 g

第二节 长管的水力计算 实际工程中，根据长管道布置情况可分为简单长管与复杂 管道。复杂管道又可分为串联管道、并联管道及分叉管道。简 单管道是最常见的，也是复杂管道的基本组成部分，其水力损 失计算方法是各种管道水力计算的基础。 一、简单长管 管径相同且无分支的管子组成的长输管路为简单长管。 计算公式：简单长管一般计算涉及公式 hf p z p z + + +   2 2 1 1 ＝ g V D L hf 2 2 基本公式 = 

米流时2-64 因为p949 Re 82L Q2=4.15 O 8n2a5 水力光滑区0.3164 75.0.25 0.25 h。=0.0246 e 4.75 Lv- 8L O-L 水力粗糙区b=2 02=0.0826 g8元 在混合摩擦区按大庆设计院推荐的公式 O137y10123L h=0802A=x487

2 2 5 8 Q g d L hf   = Re 64  = 5 1 2 1 1 4 4.15 4.15 − − = = d Q L d Q L hf   Re 64  = 2 4 d Q A Q V  层流时 因为 = = 水力光滑区 0.25 Re 0.3164  = 5 2 2 2 5 2 0.0826 8 2 d Q L Q g d L g V d L hf    水力粗糙区 =  = = 在混合摩擦区 按大庆设计院推荐的公式 4.877 1.877 0.123 0.0802 d Q L hf A  =

米 为了计算方便,b的计算采用如下通式: Q nmm mn 5 其中,β、m值如下: 流态 β m 层流 4.15 水力光滑 0.0246 0.25 混合摩擦 0.0802A 0.123 水力粗糙 0.0826X 0

m m m f d Q L h − − = 5 2   流 态 β m 层 流 4.15 1 水力光滑 0.0246 0.25 混合摩擦 0.0802A 0.123 水力粗糙 0.0826λ 0 为了计算方便，hf 的计算采用如下通式： 其中，β、m值如下：

路设计计算的三类问题 (1)第一类: 已知:输送流体的性质μ,γ 管道尺寸d,L,△ 地形△z 流量Q 求:hf,△p,i 解:Q→V→Re= d 确定流态→β,m →he→伯努利方程求△p

管路设计计算的三类问题 （1）第一类： 已知：输送流体的性质 μ，γ 管道尺寸 d，L，Δ 地形 Δz 流量 Q 求：hf ，Δp，i 解： Q → V → → 确定流态 → β，m ， λ → hf → 伯努利方程求Δp  Vd Re =

为 第二类: 已知:输送流体的性质μ 管道尺寸d,L,△ 地形Δz 压差△p 求:流量Q 解:Q未知→流态也未知→β,m,λ无法确定 试算法或绘图法

解：Q未知 → 流态也未知 → β，m ，λ 无法确定 → 试算法或绘图法 （2）第二类： 已知：输送流体的性质 μ，γ 管道尺寸 d，L，Δ 地形 Δz 压差 Δp 求：流量 Q