非充满管道水力计算

管道水力计算新大技术研究所：戴颂周2012 年3 月2 日目录第一章单相液体管内流动和管道水力计算 (3)第一节流体总流的伯努利方程 (3)一、流体总流的伯努利方程 (3)二、流体流动的水力损失 (3)第二节流体运动的两种状态 (6)一、雷诺实验 (6)二、雷诺数 (7)三、圆管中紊流的运动学特征—速度分布 (7)四、雷诺数算图 (8)第三节沿程水力损失 (9)一、计算方法： (9)第四节局部水力损失 (14)第五节管道的水力计算 (17)一、管道流体的允许流速（经济流速供参考） (17)二、简单管道的水力计算 (19)第二章玻璃钢管道水力计算 (20)第一节玻璃钢管道水力计算公式 (20)一、玻璃钢管道水力计算公式 (20)二、管道水力压降曲线 (21)三、常用液体压降的换算 (21)四、常用管件压降 (23)第二节油气集输管道压降计算 (24)第三节玻璃钢输水管线的水力学特性 (25)一、玻璃钢输水管水流量计算 (25)二、玻璃钢输水管水击强度计算 (25)第三章管道水力学计算中应注意的几个问题 (28)一、热油管道的工艺计算 (28)二、油水两相液体的工艺计算 (28)三、地形变化时的水力坡降 (30)第一章 单相液体管内流动和管道水力计算第一节 流体总流的伯努利方程一、流体总流的伯努利方程1. 流体总流的伯努利方程式（能量方式）=++gc g P Z 221111αρw h g c g P Z +++222222αρ 2. 方程的分析(1) 方程的意义物理意义：不可压缩的实际流体在管道内流动时的能量守恒，或者说，上游机械能=下游机械能+能量的损失。

(2) 各项的意义-21,z z 单位重量流体所具有的位能，或位置水头，m ，即起点、终点标高。

-g p g p ρρ/,/21单位重量流体所具有的压能，或压强水头，m ；即P 1 P 2为起点、终点液流压力，-g c g c 2/,2/222211αα单位重量流体所具有的动能，或速度水头，m ；即C 1 C 2为液流起、终点的流速。

第三章管道的水力计算及强度计算第一节管道的流速和流量流体最基本的特征就是它受外力或重力的作用便产生流动。

如图3—1所示装置，如把管道中的阀门打开，水箱内的水受重力作用，以一定的流速通过管道流出。

如果水箱内的水位始终保持不变，那么管道中的流速也自始至终保持不变。

管道中的水流速度有多大?每小时通过管道的流量是多少?这些都是实际工作中经常遇到的问题。

图3—1水在管道内的流动为了研究流体在管道内流动的速度和流量，这里先引出过流断面的概念。

图3—2为水通过管道流动的两个断面1—1及2—2，过流断面指的是垂直于流体流动方向上流体所通过的管道断面，其断面面积用符号A来表示，它的单位为m2或cm2。

图32管流的过流断面a)满流b)不满流流量是指单位时间内，通过过流断面的流体体积。

以符号q v表示，其单位为m3／h，cm3／h或m3／s，cm3／s。

流速是指单位时间内，流体流动所通过的距离。

以符号。

表示，其单位为m／s或cm／s。

图3—3管流中流速、流量、过流断面关系示意图流量、流速与过流断面之间的关系如下：以水在管道中流动为例，如图3—3所示，在管段上取过流断面1—1，如果在单位时间内水从断面1—1流到断面2—2，那么断面1—1和断面2—2所包围的管段的体积即为单位时间内通过过流断面1—1时水的流量q v，而断面1—1和断面2—2之间的距离就是单位时间内水流所通过的路程，即流速。

由上可知，流量、流速和过流断面之间的关系式为q v=vA (3—1) 式(3—1)叫做流量公式，它说明流体在管道中流动时，流速、流量和过流断面三者之间的相互关系，即流量等于流速与过流断面面积的乘积。

如果在一段输水管道中，各过流断面的面积及所输送的水量一定，即在管道中途没有支管与其连接，既没有水流出，也没有水流入，那么管道内各过流断面的水流速度也不会变化；若管段的管径是变化的(即过流断面的面积A是变化的)，那么管段中各过流断面处的流速也随着管径的变化而变化。

第三章给水排水管道系统水力计算基础本章内容：1、水头损失计算2、无压圆管的水力计算3、水力等效简化本章难点：无压圆管的水力计算第一节基本概念一、管道内水流特征进行水力计算前首先要进行流态的判别。

判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。

从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多三、恒定流与非恒定流给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。

四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。

均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。

对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。

非满流圆管水力半径
【原创版】
目录
1.介绍非满流圆管的概念
2.解释湿周和水力半径的定义
3.阐述如何计算非满流圆管的湿周和水力半径
4.说明湿周和水力半径在圆管水力计算中的应用
正文
非满流圆管是指管道内水流未充满整个管道的情况。

在这种情况下，管道中的水流会形成一个环状流，湿周是指这个环状流的周长。

水力半径则是用来描述环状流在管道内的分布情况的一个参数。

湿周的计算公式为：XdB/2，其中 d 是管道的内径，B 是充满角，即水深对应的圆心角，以弧度为单位。

水力半径的计算公式为：R(d/4)(1-sinB/B)，其中 d 是管道的内径，B 是充满角，以弧度为单位。

在圆管水力计算中，湿周和水力半径都是非常重要的参数。

它们可以用来计算管道内的流速、流量等水力要素。

此外，湿周和水力半径还可以用来判断管道是否处于满流状态。

如果湿周和水力半径的值接近理论值，那么管道就可以被认为是满流的；如果它们的值偏离理论值较大，那么管道就不处于满流状态。

第1页共1页。

第十六篇%管道水力计算第一章%钢管和铸铁管水力计算一!计算公式!&按水力坡降计算水头损失水管的水力计算#一般采用以下公式&Q H ,!+lE 22-$!$#!#!%式中%Q ...水力坡降(,...摩阻系数(+l...管子的计算内径$(%(E...平均水流速度$(*h %(-...重力加速度#为3&1!$(*h2%!应用公式$!$#!#!%时#必须先确定求取系数,值的依据!对于旧的钢管和铸铁管&当F E#3&2W !"/!(时$E...液体的运动粘滞度#(2*h %#,H "&"2!"+l"&)($!$#!#2%当F E<3&2W !"/!(时,H !+l"&)!&/W !"#1I E ()F "&)($!$#!#)%或采用E H !&)W !"#$(2*h $水温为!"?%时#则,H "&"!43+l"&)!I "&1$4()F "&)($!$#!#0%管壁如发生锈蚀或沉垢#管壁的粗糙度就增加#从而使系数,值增大#公式$!$#!#2%和公式$!$#!#)%适合于旧钢管和铸铁管这类管材的自然粗糙度!将公式$!$#!#2%和公式$!$#!#0%中求得的,值代入公式$!$#!#!%中#得出的旧钢管和铸铁管的计算公式&当F #!&2(*h 时#Q H "&""!"4F2+l!&)$!$#!#/%当F <!&2(*h 时#’4!0!’第一章%钢管和铸铁管水力计算Q H "&"""3!2F 2+l!&)!I"&1$4()F "&)$!$#!#$%钢管和铸铁管水力计算表即按公式$!$#!#/%和$!$#!#$%制成!2&按比阻计算水头损失由公式$!$#!#0%求得比阻公式如下&DH Q ;2H "&""!4)$+l/&)$!$#!#4%钢管和铸铁管的D 值#列于表!$#!#0!二!水力计算表编制表和使用说明!&钢管及铸铁管水力计算表采用管子计算内径+l 的尺寸#见表!$#!#!!在确定计算内径+l 时#直径小于)""((的钢管及铸铁管#考虑锈蚀和沉垢的影响#其内径应减去!((计算!对于直径等于)""((和)""((以上的管子#这种直径的减小没有实际意义#可不必考虑!编制钢管和铸铁管水力计算表时所用的计算内径尺寸表!$#!#!钢%管%$((%水煤气钢管中等管径钢管公称直径M 8外%径M 内%径+计算内径+l 公称直径M 8外%径M 内%径+计算内径+l 铸铁管$((%内%径+计算内径+l 1!)&/"3&""1&""!2/!0$!2$!2//"03!"!4&""!2&/"!!&/"!/"!$1!01!044/40!/2!&2/!/&4/!0&4/!4/!30!40!4)!""332"2$&4/2!&2/2"&2/2""2!3!33!31!2/!202/))&/"24&""2$&""22/20/22/220!/"!03)202&2/)/&4/)0&4/2/"24)2/)2/22""!330"01&""0!&""0"&""24/2332432412/"203/"$"&""/)&""/2&"")"")2/)"/)"/)"")""4"4/&/"$1&""$3&"")2/)/!))!))!)/")$"1"11&/"1"&/"43&/")/")44)/4)/4!""!!0&""!"$&""!"/&""’1!0!’第十六篇%管道水力计算钢%管%$((%水煤气钢管中等管径钢管公称直径M 8外%径M 内%径+计算内径+l 公称直径M 8外%径M内%径+计算内径+l铸铁管$((%内%径+计算内径+l!2/!0"&""!)!&""!)"&""!/"!$/&""!/$&""!//&""2&表!$#!#2"表!$#!#)$中等管径钢管水力计算表%管壁厚均采用!"((#使用中如需精确计算#应根据所选用的管子壁厚的不同#分别对表!$#!#2"表!$#!#)中的!"""Q 和F 值或对表!$#!#0中的D 值加以修正!!"""Q 值和D 值的修正系数i !采用下式计算&i !H +l+l()m/&)$!$#!#1%式中%+l...壁厚!"((时管子的计算内径$(%#+l m...选用管子的计算内径$(%!修正系数i !值#见表!$#!#2!平均水流速度F 的修正系数i 2#采用下式计算&i 2H +l+l()m2$!$#!#3%修正系数i 2值#见表!$#!#)!)&按比阻计算水头损失时#公式$!$#!#4%只适用于平均水流速度F #!&2(*h 的情况!当F <!&2(*h 时#表!$#!#0中的比阻D 值#应乘以修正系数i )!i )可按下式计算&中等管径的钢管!"""Q 值和D 值的修正系数i !表!$#!#2公称直径M 8$((%壁%厚%(%$((%0/$413!"!!!2!2/!/"!4/2""22/2/"24/)"")2/)/""&$!"&$$"&4""&4)"&4$"&41"&1""&1!"&1)"&10"&$$"&4""&40"&44"&43"&1!"&1)"&10"&1/"&1$"&42"&4$"&43"&1!"&1)"&1$"&1$"&14"&11"&13"&41"&1!"&1)"&1/"&14"&11"&13"&3""&3!"&32"&1/"&11"&13"&3""&3!"&32"&3)"&3)"&30"&3/"&32"&3)"&30"&3/"&3/"&3$"&3$"&34"&34"&34!!!!!!!!!!!&"3!&"1!&"$!&"$!&"/!&"0!&"0!&")!&")!&")!&!1!&!$!&!)!&!2!&!"!&"3!&"1!&"4!&"4!&"$’3!0!’第一章%钢管和铸铁管水力计算中等管径钢管F 值的修正系数i 2表!$#!#)公称直径M 8$((%壁%厚%(%$((%0/$413!"!!!2!2/!/"!4/2""22/2/"24/)"")2/)/""&1)"&1/"&14"&13"&3""&3!"&32"&3)"&3)"&30"&1$"&11"&13"&3!"&32"&3)"&3)"&30"&30"&3/"&11"&3""&3!"&32"&3)"&30"&30"&3/"&3/"&3$"&3!"&32"&3)"&30"&3/"&3/"&3$"&3$"&3$"&34"&30"&3/"&3$"&34"&34"&34"&34"&34"&31"&31"&34"&34"&31"&31"&31"&31"&33"&33"&33"&33!!!!!!!!!!!&")!&")!&"2!&"2!&"2!&"2!&"!!&"!!&"!!&"!!&"4!&"/!&"/!&"0!&"0!&")!&")!&")!&"2!&"2钢管和铸铁管的比阻D 值表!$#!#0水煤气钢管中等管径钢管铸铁管公称直径M 8$((%D $;()*h %D $;7*h %公称直径M 8$((%D $;()*h %内径$((%D $;()*h %1!"!/2"2/)20"/"4"1"!""!2/!/"22//""""")23/""""11"3"""!$0)"""0)$4""3)1$"00/)"!!"1"213)!!$12$4&01$&2)))&3/22/&/)2&3/1&1"3!&$0)"&0)$4"&"3)1$"&"00/)"&"!!"1"&""213)"&""!!$1"&"""2$40"&""""1$2)"&""""))3/!2/!/"!4/2""22/2/"24/)"")2/)/"!"$&200&3/!1&3$3&24)0&1222&/1)!&/)/"&3)32"&$"11"&0"41/"4/!""!2/!/"2""2/")"")/"!/!3"!4"3)$/&)!!"&10!&1/3&"232&4/2!&"2/"&0/23i )H "&1/2!I "&1$4()F"&)$!$#!#!"%修正系数i )值#见表!$#!#/!’"20!’第十六篇%管道水力计算钢管和铸铁管D 值的修正系数i )表!$#!#/F $(*h %"&2"&2/"&)"&)/"&0"&0/"&/"&//"&$i )!&0!!&))!&2"!&20!&2"!&!4/!&!/!&!)!&!/F $(*h %"&$/"&4"&4/"&1"&1/"&3!&"!&!!&2i )!&!"!&"1/!&"4!&"$!&"/!&"0!&")!&"!/!&""0&钢管$水煤气管%的!"""Q 和F 值见表!$#!#$#钢管M8H !2/>)/"((的!"""Q 和F 值见表!$#!#4(铸铁管M 8H /">)/"((的!"""Q 和F 值见表!$#!#1#表中F 值为平均水流速度(*h!计算示例&3例!4%当流量;H !0.*h H "&"!0()*h 时#求管长.H )/""(#外径W 壁厚H !30W$((的钢管的水头损失!3解4%由表!$#!#!中查得外径MH !30((的钢管公称直径为M 8H !4/((#又由表!$#!#4中M 8H !4/((一栏内查得!"""Q H 0&!/#F H "&$(*h !因为管壁厚度不等于!"(($为$((%#故需对!"""Q 值加以修正!由表!$#!#2中查得修正系数i !H"&43!故水头损失为&,H Q i !.H 0&!/!"""W "&43W )/""H !!&04(按着比阻求水头损失时#由表!$#!#0中查得DH !1&3$$;以()*h 计%#因为平均水流速度F "&$(*h $小于!&2(*h %#故需对D 值加以修正!由表!$#!#/查得修正系数i )H !&!!/!修正系数i !仍等于"&43!故水头损失为&,H D i !i ).;2H !1&3$W "&43W !&!!/W )/""W "&"!02H !!&0$(同样#因为管壁厚度不等于!"((#也应对平均水流速度F 值加以修正#由表!$#!#)查得修正系数i 2H"&3!!则求得&FH "&$"W "&3!H "&//(*h 3例24%当流量;H 4.*h H "&""4()*h 时#求M 8H !/"((#管长.H 2"""(的铸铁管的水头损失!3解4%由表!$#!#1中查到&!"""Q H 2&0$(F H "&0"(*h #故,H Q .H 2&0$!"""W 2"""H 0&32(!按比阻D 值求水头损失时#由表!$#!#0中查得DH 0!&1/$;以()*h 计%!因为平均流速小于!&2(*h #故必须计入修正系数i )#当F H "&0"(*h 时#由表!$#!#/中查得i )H !&2"!故水头损失为&,H D i ).;2H 0!&1/W !&2"W2"""W"&""42H 0&32(’!20!’第一章%钢管和铸铁管水力计算钢管和铸铁管水力计算见表!$#!#$#!$#!#4#!$#!#1!’220!’第十六篇%管道水力计算’)20!’第一章%钢管和铸铁管水力计算’020!’第十六篇%管道水力计算’/20!’第一章%钢管和铸铁管水力计算’$20!’’420!’’120!’’320!’’")0!’’!)0!’’2)0!’’))0!’’0)0!’’/)0!’’$)0!’第十六篇%管道水力计算’4)0!’第一章%钢管和铸铁管水力计算’1)0!’第十六篇%管道水力计算’3)0!’第一章%钢管和铸铁管水力计算’"00!’第十六篇%管道水力计算’!00!’第一章%钢管和铸铁管水力计算’200!’第十六篇%管道水力计算第二章%塑料给水管水力计算一!计算公式Q H ,!+l F 22-$!$#2#!%式中%Q ...水力坡降(,...摩阻系数(+l...管子的计算内径$(%(F...平均水流速度$(*h %(-...重力加速度#为3&1!$(*h 2%!应用公式$!$#2#!%时#应先确定系数,值!对于各种材质的塑料管$硬聚氯乙烯管"聚丙烯管"聚乙烯等%#摩阻系数定为&,H "&2/X f "&22$$!$#2#2%式中%X f ...雷诺数(X f HF +l E$!$#2#)%其中%E ...液体的运动粘滞系数$(2*h %!当E H !&)W !"#$(2*h $水温为!"?%时#将公式$!$#2#2%和式$!$#2#)%中求得的,值代入公式$!$#2#!%中#进行整理后得到&Q H "&"""3!/;!&440+l0&440$!$#2#0%式中%;...计算流量$()*h %(+l...管子的计算内径$(%!塑料给水管水力计算表即按公式$!$#2#0%制成!二!水力计算表的编制和使用说明$!%为计算方便#水力计算表是按标准管的计算内径编制的!对于公称管径M 8H 1>!/((的塑料管#采用,轻工业部部标准5P 41>1".4/-中B 8H!&"F B 9$!"J -*c (2%规格的硬聚氯乙烯管的实际内径作为标准管计算内径!对于公称管径M 8H 2">)/"((的塑料’)00!’第二章%塑料给水管水力计算管#采用,轻工业部部标准5P 41>1".4/-中B 8H"&$F B 9$$J -*c (2%规格的硬聚氯乙烯管的实际内径作为标准管计算内径!$2%各种不同材质"不同规格的塑料管#由于计算内径互有差异#所以在进行水力计算时#应将查水力计算表所得的!"""Q 值和F 值#分别乘以阻力修正系数i !和流速修正系数i 2进行修正!i !H +l+l()m0&440$!$#2#/%i 2H +l+l()m 2$!$#2#$%式中%+l...标准管计算内径$(%(+l m...计算管计算内径$(%!$)%国产各种材质规格塑料管的i !"i 2数据见表!$#2#!"表!$#2#2和表!$#2#)!在表!$#2#!中#硬聚氯乙烯管和聚乙烯管规格取自,轻工业部部标准5P 41>1".4/-!在表!$#2#2中#聚丙烯管规格取自轻工业部聚丙烯管材标准起草小组!341年1月编制的,聚丙烯管材料暂行技术条件-!在表!$#2#)中#硬聚氯乙烯管和聚乙烯管规格取自,化工部部标准@P .$).$/-!其它材质"规格塑料管的i !"i 2可分别用公式$!$#2#/%和式$!$#2#$%自行计算!轻工业部部标准硬聚氯乙烯管及聚乙烯管i !!i 2值表!$#2#!材%质硬%聚%氯%乙%烯聚%乙%烯工作压力B -H"&$F B 9B -H !&"F B 9B -H "&0F B 9公称管径M 8$((%外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 21!2W !&/3!!!2W !&/3!!!"!$W 2!2!!!$W 2!2!!!/2"W 2!$!!2"W 2!$!!2"2/W !&/22!!2/W 2&/2"!&/4$!&2!"2/W 22!!&203!&"312/)2W !&/23!!)2W 2&/24!&0"4!&!/0)2W 2&/24!&0"4!&!/0)20"W 2&")$!!0"W ))0!&)!0!&!2!0"W ))0!&)!0!&!2!0"/"W 2&"0$!!/"W )&/0)!&)1"!&!00/"W 002!&/00!&2""/"$)W 2&//1!!$)W 0//!&213!&!!2$)W //)!&/)1!&!314"4/W 2&/4"!!4/W 0$4!&2)2!&"321"3"W )10!!3"W 0&/1!!&!3"!&"4/!""!!"W )&/!")!!!!"W /&/33!&2"1!&"12’000!’第十六篇%管道水力计算材%质硬%聚%氯%乙%烯聚%乙%烯工作压力B -H"&$F B 9B -H !&"F B 9B -H "&0F B 9公称管径M 8$((%外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2!!"!2/W 0!!4!!!2/W $!!)!&!1!!&"42!!2/!0"W 0&/!)!!!!0"W 4!2$!&2"0!&"1!!/"!$"W /!/"!!!$"W 1!00!&2!/!&"1/!4/!1"W /&/!$3!!!1"W 3!$2!&220!&"112""2""W $!11!!2""W !"!1"!&2)!!&"3!22/22/W 42!!!!2/"2/"W 4&/2)/!!24/21"W 1&/2$)!!)"")!/W 3&/23$!!)/")//W !"&3))0!!0""0""W !2)4$!!计算示例&)例*%已知流量;H !0.*h H "&"!0()*h #求管长.H )/""(#管径M 2""W $#轻工业部部标准B 8H!&"F B 9$!"J -*c (2%硬聚氯乙烯管的水头损失及平均水流速度!)解*%由表!$#2#!中查得外径M 2""((的塑料公称直径为M 82""((#又由表!$#2#0中查得M 82""((#当;H !0.*h 时#!"""Q H !&)0(#F H "&/(*h!因选用非标准管#故须对已求得的!"""Q 值加以修正!由表!$#2#!查得阻力修正系数i !H!&2)!#故实际水头损失为&,H Q i !.H !&)0!"""W !&2)!W)/""H /&44(同法查得流速修正值i 2H !&"3!#将由表!$#2#0中查得的流速F H "&/"(*h 加以修正!求得管内实际流速为FH "&/"W !&"3!H "&/0$(*h $0%工程中#塑料管一律用外径W 壁厚表示其规格!本计算表中公称管径是指外径而言#单位为毫米!三!水力计算塑料给水管水力计算见表!$#2#0!’/00!’第二章%塑料给水管水力计算’$00!’’400!’’100!’’300!’’"/0!’’!/0!’’2/0!’’)/0!’’0/0!’’//0!’’$/0!’第十六篇%管道水力计算’4/0!’第二章%塑料给水管水力计算’1/0!’第十六篇%管道水力计算’3/0!’第二章%塑料给水管水力计算’"$0!’第十六篇%管道水力计算第三章%钢筋混凝土圆管!非满流$R H "&"!0"水力计算一!计算公式;H FD $!$#)#!%图!$#)#!%,<M 2%%%%%F H !RX 2*)Q !*2$!$#)#2%式中%;...流量$()*h %(F...流速$(*h %(R...粗糙系数(X ...水力半径$(%(Q ...水力坡降(D ...水流断面$(%!当,<M 2时#DH $;#h Q R ;c a h ;%^2$!$#)#)%图!$#)#2%,<M2%%%%%3H 2;^$!$#)#0%3...湿周$(%!XH ;#h Q R ;c a h ;2;^$!$#)#/%当,[M 2时#DH $1#;I h Q R ;c a h ;%^2$!$#)#$%3H 2$1#;%^$!$#)#4%3...湿周$(%!XH 1#;I h Q R ;c a h ;2$1#;%^$!$#)#1%二!水力计算钢筋混凝土圆管MH !/">1""(($非满流#R H "&"!0%水力计算见表!$#)#!!表中;为流量$.*h %#F 为流速$(*h %!’!$0!’第三章%钢筋混凝土圆管!非满流$R H "&"!0"水力计算’2$0!’第十六篇%管道水力计算’)$0!’第三章%钢筋混凝土圆管!非满流$R H "&"!0"水力计算’0$0!’第十六篇%管道水力计算’/$0!’第三章%钢筋混凝土圆管!非满流$R H "&"!0"水力计算。

3.3非满流管渠水力计算一、水力计算的目的在于确定管渠的流量、流速、断面尺寸、充满度和坡度之间的水力关系。

二、水力要素 1．用充满度示D h D Dh 21222cos -=--=θ 则 )21(cos 21D h -=-θ 4sin 2θ=D h)1(22)2()2(2sin 22D h D h D D h D -=--=θ 1.用充满度D h表示)1()21(2)21(cos 4)sin (82122Dh D h D h D D h D D A ----=+=-θθ)21(cos 2)1()21(41DhDh D h D h D DR ---=-θ2．用充盈角θ表示过水断面面积)sin (8)2sin(42142222θθθπππθ-=-•+•=D D D A 湿周2Dx •=θ水力半径)sin 1(4θθ-==D x A R三、水力计算公式2132)/,(1I D h D R n v m=2132)/,()/,(1I D h D R D h D A n q m=这就是非满流管渠水力计算的基本公式，该两式中有q 、D 、h 、I 和v 共五个变量，任意已知其中三个，就可以求出另两个。

由于上式的形式很复杂，所以非满流管渠水力计算比满流管渠水力计算要复杂得多，特别是在已知流量、流速等参数求其充满度时，需要解非线性方程，除非使用计算机计算，手工计算是非常困难的。

为此，必须找到手工计算的简化手段。

四、水力特性<1> 当D 、I 、n 一定时，Q 何时最大？令0)(323521=•=R A n I d d d dq θθ，当D 、I 、n 一定时，则有0)sin (3235=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-θθθθd d 整理后得0sin 32cos 351=+-θθθ 解得0308=θ（95.04308sin 4sin 022===θD h ） <2> 当D 、I 、n 一定时，v 何时最大？32212132)sin 1(41⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==θθd n I I R n v 令0=θd dv 得/030257=θ（81.0430257sin 4sin/022===θD h ）四、计算方法 1、解析计算法232138356.20)sin (⎥⎦⎤⎢⎣⎡•-=nq I D θθθ2383532)sin (6.20⎥⎦⎤⎢⎣⎡-•=D nq I θθθ 2比例变换法首先假设有一条满流管渠与待计算的非满流管渠具有相同的管径D 和水力坡度，并记其过水断面面积为A 。

第三章给水排水管道系统水力计算基础本章内容：1、水头损失计算2、无压圆管的水力计算3、水力等效简化本章难点：无压圆管的水力计算第一节基本概念一、管道内水流特征进行水力计算前首先要进行流态的判别。

判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。

对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。

二、有压流与无压流水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。

水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。

从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多三、恒定流与非恒定流给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。

四、均匀流与非均匀流液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。

从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。

对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。

均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。

对于非满管流或明渠流，只要长距离截面不变，也没有转弯或交汇时，也可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式进行水力计算，对于短距离或特殊情况下的非均匀流动则运用水力学理论按缓流或急流计算。