水力学第6章有压管流.pptx

第6章有压管流有压管流指液体在管道中的满管流动。除特殊点外，管中液体的相对压强一般不为零，故名。根据沿程水头损失与局部水头损失的比例，有压管流分为短管出流与长管出流。短管出流指水头损失中沿程水头损失与局部水头损比例相当、均不可以忽略的有压管流；如虹吸管或建筑给水管等。长管出流则是与沿程水头损失相比，局部水头损失可以忽略或按比例折算成沿程水头损失的有压管流；按连接方式，长管又有简单管路与复杂管路之分,如市政给水管道等。6.1短管的水力计算6.1.1基本公式短管水力计算可直接应用伯努利方程求解，也可将伯努利方程改写成工程应用的一般形式，然后对短管进行求解。短管出流有自由出流和淹没出流之分。液体经短管流入大气为自由出流。设一短管，列1-2断面伯努利方程，得式中水头损失可表示为液体经短管流入液体为淹没出流。引入达西公式求得比阻当节点无分流时，通过各管段的流量相等，管道系统的总阻抗s等于各管段阻抗之和，即由于6.2.4沿程均匀泄流管道【例5】水塔供水的输水管道，由三段铸铁管串联而成，BC为沿程均匀泄流段。管长分别为l1=500m，l2=150m，l3=200m；管径D1=200mm，D2=150mm，D3=100mm，节点B分出流量q=0.07m3/s，通过流量Qp=0.02m3/s，途泄流量Qs=0.015m3/s，试求所需作用水头H。式中H为水源的总水头（水塔高度），Hs为控制点的最小服务水头，hf为干管各段水头损失，z0为控制点地形标高，zt为水塔处地形标高。对于新建管网，按经济流速ve确定管径其他管段计算见下表3.环状管网的计算条件（1）连续性条件，即节点流量平衡条件。若设流入节点的流量为正，流出节点的流量为负，则在每个节点上有将上式展开，取前两项，得（2）按分配流量，根据hfi=ailiQi2计算各段水头损失；（3）计算环路闭合差；（4）调整分配流量，重新计算水头损失。6.4.2水击的传播过程水击以波的形式传播，又称为水击波。6.4.4水击压强的计算6.1.2基本问题类为已知作用水头、管长、管径、管材与局部变化，求流量，见p117[例6-1]。第二类为已知流量、管长、管径、管材与局部变化，求作用水头，见p118[例6-2]。第三类为已知作用水头、流量、管长、管材与局部变化，求管径，见p119[例6-3]。【解】首先计算作用水头每一段均为简单管道，按比阻计算水头损失为6.2.3并联管道两节点之间首尾并接两根以上的管道系统称为并联管道。【例4】三根并联铸铁输水管道，总流量Q=0.28m3/s；各支管管长分别为l1=500m，l2=800m，l3=1000m；直径分别为D1=300mm，D2=250mm，D3=200mm。试求各支管流量及AB间的水头损失。假定比阻a为常数，上式积分得6.3管网水力计算基础【例6】枝状管网如图所示。设水塔与管网端点4、7地形标高相同，两点的最小服务水头均为Hs=12m，各管段均为铸铁管其他已知条件见表，试求各管段的直径、水头损失及水塔高度。6.3.2环状管网然而，上述情况按代数方程求解非常繁杂，实用上多采用【例7】水平两环管网。各管段均为铸铁管，尺寸详见下表。已知两用水点流量分别为Q4=0.032m3/s和Q5=0.054m3/s，试求各管段通过的流量（闭合差小于0.5m）。6.4有压管道中的水击有压管流中，由于某种原因（阀门突然关闭或水泵机组突然停机等），使得水流速度突然停止所引起的压强大幅度波动现象称为水击或水锤（waterhammer）。水击所引起的压强升高可达管道正常工作的几十倍甚至上百倍，具有极大的破坏性。6.4.1水击产生的原因以水管末端阀门突然关闭为例。又从阶段开始，重复这四个阶段。6.4.5防止水击危害的措施1.限制管中流速。一般给水管网中，v＜3m/s；2.控制阀门关闭或开启时间；3.缩短管道长度或采用弹性模量较小的管道材料；4.设置水击消除设施。6.4.6水击的利用—水锤泵