《水力学》课程教学资源（PPT课件）第五章 有压管道中的恒定流

1第五章有压管道中的恒定流概述一、概念有压管流（Penstock）：管道中流体在压力差作用下的流动称为有压管流。有压恒定管流：管流的所有运动要素均不随时间变化的有压管流，有压非恒定管流：管流的运动要素随时间变化的有压管流录像返回课目UK合返回书目

1 有压非恒定管流：管流的运动要素随时间变化的有压管流。 一、概念 有压恒定管流：管流的所有运动要素均不随时间变化的有压管流。 概 述 有压管流（Penstock） ：管道中流体在压力差作用下的流动 称为有压管流。 第五章 有压管道中的恒定流

2二、分类1、有压管道根据布置的不同，可分为：简单管路串联管道有压管道并联管道枝状管网复杂管路管网环状管网简单管路：是指管径、流速、流量沿程不变，且无分支的单线管道5复杂管路：是指由两根以上管道所组成的管路系统，2、按局部水头损失和流速水头之和在总水头损失中所占的比重，管道可分为长管：指管道中以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头所占比重小于（5%~10%）的沿程水头损失，可予以忽略有压管道的管道。短管：局部水头损失和流速水头不能忽略的管道，需要同时计算QU2的管道。h,.hj.2g返回课目UV合返回书目概述

二、分类 2 1、有压管道根据布置的不同，可分为： 有压管道 简单管路 复杂管路 串联管道 并联管道 管 网 枝状管网 环状管网 2、按局部水头损失和流速水头之和在总水头损失中所占的比重，管道可分为 概述 简单管路：是指管径、流速、流量沿程不变，且无分支的单线管道。 复杂管路：是指由两根以上管道所组成的管路系统。 有压管道 长管：指管道中以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头 所占比重小于（5%~10%）的沿程水头损失，可予以忽略 的管道。 短管：局部水头损失和流速水头不能忽略的管道，需要同时计算 的管道。 g hf hj 2 , , v2

3第一节个简单管道水力计算的基本公式paau?一、淹没出流2g2总水头线2av002g列断面 1 — 1测压管Vo?水头线与2 一2的能量方程02V=0闸门L,d, 12X208C+hH02g2ga0?令:H。=H +且,>> ,>> ，则有O2gH.=H=h返回课目UAVAG返回书目

3 第一节 简单管道水力计算的基本公式 H0 = H = h g H H 2 2 0 0 0  v 令： = + 且1>> , 2>>  ，则有 列断面１－１ 与２－２的能量方程，      h g p g p H a a + + = + + + 2 0 2 2 2 2 2 0 0 v v 一、淹没出流 pa pa H v0 v 2 1 1 L,d,  总水头线 测压管 水头线 B 闸门 ２ V=0 2 1 O O 2g 2 0  2g 2 

4H= ho说明：简单管道在淹没出流的情况下，其作用水头H.完全被消耗于克服管道?由于沿程阻力、局部阻力所作负功而产生的水头损失上。即Ho=h.-Eh+Zh-(al+20%管道中的流速与流量为：/2gH.12A+26A2gH。=μ.A/2gH.Q=AV=121G+26M=管系流量系数，+2，它反映了沿程阻力和局部阻式中： μ—力对管道输水能力的影响。Ho一一作用水头，指上、下游水位差加上游行进流速的流速水头。S出口 =1乙一一局部阻力系数，包含出口损失返回课目返回书目UVAG第一节简单管道的水力计算

4 H0 ——作用水头，指上、下游水位差加上游行进流速的流速水头。 说明： 简单管道在淹没出流的情况下，其作用水头H0完全被消耗于克服管道 由于沿程阻力、局部阻力所作负功而产生的水头损失上。即： 第一节 简单管道的水力计算  ——局部阻力系数，包含出口损失  出口 =1 管道中的流速与流量为：  H = h 0 d g l H h hf hj 2 ( ) 0 2 v =  =  + =  + 2 0 1 gH d l  +  =   v 2gH0 A 2gH0 d l A Q A c   =  +  = v = 式中： ——管系流量系数， ，它反映了沿程阻力和局部阻 力对管道输水能力的影响。 c  +  =    d l c 1

5二、自由出流av.2gPa列1-1，2-2能量方程au?2gHo-%+Zh+Zh总水头线测压管水头线V2gH.HV=V2A1+26+1AVoQ= AU= μ.A/2gH.OO12Me=式中： μ。——管系流量系数。210+25+1Ho——作用水头，指管道出口形心至上游水池水面的水头与上游行进流速的流速水头之和。S出口=1一局部阻力系数，不包含出口损失Z5返回课目返回书目UVAG第一节简单管道的水力计算

5 H0 ——作用水头，指管道出口形心至上游水池水面的水头与上游 行进流速的流速水头之和。 第一节 简单管道的水力计算 列1-1，2-2能量方程  ——局部阻力系数，不包含出口损失  出口 =1 二、自由出流 = +hf +hj g H 2 2 0 v 2 0 1 1 gH d l  +  + =   v Q = Av = c A 2gH0 式中： ——管系流量系数。 c  +  + = 1 1    d l c 2 1 2g 2 v v0 v pa 1 A H 2 O O 2g 2 v0 2g 2 v

6三、短管与长管水头线的绘制1、短管hm进口·测压管水头线终止端H总水头线一h弯一管轴上自由出流时H测压管淹没出流时自由液面上水头线若沿程流速不变是均匀流时，测压管水头线与总水头线平行2、长管长管的总水头线与测压管的水头线是重合的。h=0忽略不计，而速度水头H(HH相对于h可忽略不计。2是一条倾斜直线返回课目UVA返回书目

6 •测压管水头线终止端： 自由出流时 管轴上 淹没出流时 自由液面上 •若沿程流速不变是均匀流时， 测压管水头线与总水头线平行。 三、短管与长管水头线的绘制 1、短管 HP测压管 水头线 H总水头线 hm进口 h弯 长管的总水头线与测压管的水头线是重合的。 2、长管 1 1 A 2 2 H H（ Hp ） ∵hj =0 忽略不计，而速度水头 相对于 hf 可忽略不计。 ∴是一条倾斜直线

7不同出流速时的水头线·下游水池流速为零下游水池流速不为零av.avIh进2g2gava0二2g2ghi1h出OV2+0T动水静V2=0水即管道出口处的测管水头线即管道出口处的总水头线高总水头线与下游水位持平。于下游水位。返回课目V返回书目

7 即管道出口处的测管水头线、 总水头线与下游水位持平。 不同出口流速时的水头线 •下游水池流速为零 即管道出口处的总水头线高 于下游水位。 •下游水池流速不为零 O v2 =0 h j进 hjv h j出 v0 静 水 v O 2g 2  2g 2 0 v v2 0 动 水 h j出 2g 2  2g 2 2

8UtoU.toUFO返回课目UAVAG返回书目

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9第二节简单管道、短管水力计算的类型及实例一、水力计算的任务1．验算管道的输水能力：在给定作用水头、管线布置和断面尺寸的情况下，确定输送的流量。2.确定水头：已知管线布置和必需输送的流量，确定相应的水头。3.确定管径d：即已知管线布置、作用水头及必需输送的流量，确定管径d，并且规格化。4绘制测压管水头线和总水头线：确定了流量、作用水头和断面尺寸（或管线）后，计算沿管线各断面的压强、总比能，即绘制沿管线的测压管水头线和总水头线。因为在工程中，如消防、供水等，常需知道管线各处的压强是否能满足用户需要，或要求了解是否出现大的真空，防止破坏管道的正常工作。返回课目UKVAG返回书目概述

9 概述 第二节 简单管道、短管水力计算的类型及实例 1. 验算管道的输水能力：在给定作用水头、管线布置和断面尺寸的情况 下，确定输送的流量。 2. 确定水头：已知管线布置和必需输送的流量，确定相应的水头。 3. 确定管径d：即已知管线布置、作用水头及必需输送的流量，确定管径d， 并且规格化。 4. 绘制测压管水头线和总水头线：确定了流量、作用水头和断面尺寸 （或管线） 后，计算沿管线各断面的压强、总比能，即绘制沿管线的测 压管水头线和总水头线。因为在工程中，如消防、供水等，常需知道管线 各处的压强是否能满足用户需要，或要求了解是否出现大的真空，防止破 坏管道的正常工作。 一、水力计算的任务

10二、水力计算实例1、虹吸管的水力计算返回课目UV仓返回书目

10 二、水力计算实例 1、虹吸管的水力计算