4第四章有压管中的恒定流
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目录绪论:1第一章:水静力学1第二章:液体运动的流束理论3第三章:液流形态及水头损失3第四章:有压管中的恒定流5第五章:明渠恒定均匀流5第六章:明渠恒定非均匀流6第七章:水跃7第八章:堰流及闸空出流8第九章:泄水建筑物下游的水流衔接与消能9第十一章:明渠非恒定流10第十二章:液体运动的流场理论10第十三章:边界层理论11第十四章:恒定平面势流11第十五章:渗流12第十六章:河渠挟沙水流理论基础12第十七章:高速水流12绪论:1 水力学定义:水力学是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律,并探讨利用这些规律解决工程实际问题的一门学科。
b5E2RGbCAP2 理想液体:易流动的,绝对不可压缩,不能膨胀,没有粘滞性,也没有表面张力特性的连续介质。
3 粘滞性:当液体处在运动状态时,若液体质点之间存在着相对运动,则质点见要产生内摩擦力抵抗其相对运动,这种性质称为液体的粘滞性。
可视为液体抗剪切变形的特性。
<没有考虑粘滞性是理想液体和实际液体的最主要差别)p1EanqFDPw4 动力粘度:简称粘度,面积为1m2并相距1m的两层流体,以1m/s做相对运动所产生的内摩擦力。
5 连续介质:假设液体是一种连续充满其所占空间毫无空隙的连续体。
6 研究水力学的三种基本方法:理论分析,科学实验,数值计算。
第一章:水静力学要点:<1)静水压强、压强的量测及表示方法;<2)等压面的应用;<3)压力体及曲面上静水总压力的计算方法。
DXDiTa9E3d7 静水压强的两个特性:1)静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面2)任一点静水压强的大小和受压面方向无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。
RTCrpUDGiT8 等压面:1)在平衡液体中等压面即是等势面2)等压面与质量力正交3)等压面不能相交4)绝对静止等压面是水平面5)两种互不相混的静止液体的分界面必为等压面6)不同液体的交界面也是等压面5PCzVD7HxA9 静水压强的计算公式:p=p0+10 绕中心轴作等角速度旋转的液体:11 绝对压强:以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强,称为绝对压强。
绪论1、密度是指单位体积液体所含有的质量 量纲为[M/L3],单位为kg/m32、容重是指单位体积液体所含有的重量 量纲为[F/L3],单位为N/m3一般取ρ水=1000 kg/m3,γ水=9800N/m3=9.8kN/m3第一章 水静力学1、静水压强的特性:①静水压强垂直指向受压面②作用于同一点上各方向的 静水压强的大小相等2、3、绝对压强——以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强,用p ′表示(绝对压强恒为正值)相对压强——以当地大气压作为零点计量的压强,用p 表示。
(相对压强可正可负) 4、真空——当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强pa , 即其相对压强为负值时,称为水力意义上的“真空”真空值(或真空压强)——指绝对压强小于大气压强的数值,用pk 来表示 5、压强的单位:1个工程大气压=98kN/㎡ =10m 水柱压=735mm 水银柱压6、压强的测量①测压管②U 形水银测压计③差压计7、静水压强分布图的绘制规则:1.按一定比例,用线段长度代表该点静水压强的大小 2.用箭头表示静水压强的方向,并与作用面垂直 8、平面的静水总压力的计算 ①图解法②解析法9、作用于曲面上的静水总压力(投影) 第二章 液体运动的流束理论1、迹线——某液体质点在运动过程中,不同时刻所流经的空间点所连成的线。
流线——是指某一瞬时,在流场中绘出的一条光滑曲线,其上所有各点的速度向量都与该曲线相切。
/流管——由流线构成的一个封闭的管状曲面 微小流束——充满以流管为边界的一束液流总流——在一定边界内具有一定大小尺寸的实际流动的水流,它是由无数多个微小流束组成2、水流的分类(1)按运动要素是否随时间变化①恒定流——运动要素不随时间变化②非恒定流——运动要素随时间变化(2)按同一流线上各质点的流速矢是否沿流程变化①均匀流——同一流线上流速矢沿流程不发生变化②非均匀流 a 、渐变流b 、急变流 3、均匀流的重要特性(1)过水断面为平面,且过水断面的形状和尺寸沿程不变(2) 同一流线上不同点的流速应相等,从而各过水断面上的流速分布相同,断面平均流速相等(3) 均匀流(包括非均匀的渐变流)过水断面上的动水压强分布规律与静水压强分布规律p z C gρ+=0p p ghρ=+相同,即在同一过水断面上各点的测压管水头为一常数推论:均匀流(包括非均匀的渐变流)过水断面上动水总压力的计算方法与静水总压力的计算方法相同。
第四章 有压管道恒定流第一节 概述前面我们讨论了水流运动的基本原理,介绍了水流运动的三大方程,水流形态和水头损失,从第五章开始,我们进入实用水利学的学习,本章研究有压管道的恒定流.一. 管流的概念1.管流是指液体质点完全充满输水管道横断面的流动,没有自由水面存在。
2.管流的特点.①断面周界就是湿周,过水断面面积等于横断面面积;②断面上各点的压强一般不等于大气压强,因此,常称为有压管道。
③一般在压力作用而流动.1.根据出流情况分自由出流和淹没出流管道出口水流流入大气,水股四周都受大气压强作用,称为自由出流管道。
管道出口淹没在水面以下,则称为淹没出流。
2.根据局部水头损失占沿程水头损失比重的大小,可将管道分为长管和短管。
在管道系统中,如果管道的水头损失以沿程水头损失为主,局部水头损失和流速水头所占比重很小(占沿程水头损失的5%~10%以下),在计算中可以忽略,这样的管道称为长管。
否则,称为短管。
必须注意,长管和短管不是简单地从管道长度来区分的,而是按局部水头损失和流速水头所占比重大小来划分的。
实际计算中,水泵装置、水轮机装置、虹吸管、倒虹吸管、坝内泄水管等均应按短管计算;一般的复杂管道可以按长管计算。
3. 根据管道的平面布置情况,可将管道系统分为简单管道和复杂管道两大类。
简单管道是指管径不变且无分支的管道。
水泵的吸水管、虹吸管等都是简单管道的例子。
由两根以上管道组成的管道系统称为复杂管道。
各种不同直径管道组成的串联管道、并联管道、枝状和环状管网等都是复杂管道的例子。
工程实践中为了输送流体,常常要设置各种有压管道。
例如,水电站的压力引水隧洞和压力钢管,水库的有压泄洪洞和泄洪管,供给城镇工业和居民生活用水的各种输水管网系统,灌溉工程中的喷灌、滴灌管道系统,供热、供气及通风工程中输送流体的管道等都是有压管道。
研究有压管道的问题具有重要的工程实际意义。
有压管道水力计算的主要内容包括:①确定管道的输水能力;②确定管道直径;③确定管道系统所需的总水头;④计算沿管线各断面的压强。
有压管中的恒定流一、判断题1. 有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损失上。
( )2. 水泵的扬程就是指水泵的提水高度。
( )3. 有压管流的水力半径就是圆管的半径。
( )4. 并联长管道各管段的流量一定不相等。
( )5. 在管道水力计算中,所谓“长管”就是说管很长,所谓“短管”就是管道很短。
( )6. 在原条件保持不变的情况下,增加并联支管的条数,可以增大输水总流量。
( )7. 串联长管道各管段的水头损失可能相等,也可能不相等。
( )8. 管嘴收缩断面的真空度与作用水头成正比,作用水头越大,收缩断面的真空度越大,泄流量也越大。
( )9. 计算水头损失时,短管既要考虑局部阻力损失,也要考虑沿程阻力损失,长管计算同样也要考虑这两项损失。
( )10. 孔口淹没出流时,孔口淹没越深,其出流的流速和流量就越大。
( )11. 对于“长管”,画出的测压管水头线与总水头线重合。
( )12. 同一短管,在自由出流和淹没出流条件下,流量计算公式的形式及流量系数μ的数值均相同。
( )13. 若两孔口形状、尺寸完全相同,作用水头相同,一个为自由出流,一个为淹没出流,二者的流量是相同的。
( )14. 当管道长度L 与作用水头H 之比大于10时,称为长管。
( )15. 串联长管道各管段的流量和平均流速均相等。
( )16. 并联管道中各支管的单位机械能损失相同,因而各支管水流的总机械能也相等。
( )17. 并联长管道管壁切应力可能相等也可能不相等。
( )18. 恒定管流的总水头线沿流程下降,而测压管水头线沿流程可升可降。
( )19. 在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。
( )20. 当有压流是均匀流时,存在正常水深h 0。
( )二、选择题1. 公式gRJ τρ=不能用于 ( )A 、均匀流B 、急变流C 、明渠流D 、管流2. 在图示并联管道中,当流量12v v q q >时,则管段1和管段2的水头损失1f h 与2f h 的关系是A 、12f f h h >B 、 12f f h h <C 、 12f f h h =D 、无法确定3. 有压管道的管径d 与管流水力半径的比值d /R =( )A 、8B 、4C 、2D 、14. 等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 ( )A 呈抛物线分布B 、 呈对数线分布C 、呈椭圆曲线分布D 、呈双曲线分布5. 虹吸管正常工作,其顶部的真空值一般不大于( )水柱高。