8孔口管嘴.ppt
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1、HYDRAULICS 第8章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸下出流,Chapter 8 目录,8-1 概述 8-2 孔口出流 8-3 管嘴出流 8-4 堰顶溢流 8-5 闸孔出流,8-1 概述,孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流属于急变流。其水头损失以局部损失为主，沿程损失往往忽略不计。这类水流形式在实际工程中广泛存在。本章着重讨论上述建筑物形体对过流能力的影响，及其常用的水力计算方法。,1、孔口出流,液体经容器壁上孔口流出的水力现象。 孔口分类： 大孔口 H/d10 小孔口 H/d10 流动分类：恒定和非恒定出流 出流分类：自由出流和淹没出流 收缩分类：完善收缩和不完善收缩,2、管嘴出流,在孔口接一段长l=(34)d的短管，液流经过短管并充满出口断面流出的水力现象。 根据实际需要管嘴可设计成： 1）圆柱形：内管嘴和外管嘴 2）非圆柱形：扩张管嘴和 收缩管嘴。,3、堰顶溢流,水流经堰顶下溢的水力现象。水面呈连续降落曲线。 堰的分类： 薄壁堰 0.67 实用堰0.67 2.5 宽顶堰 2.5 10,4、闸孔出流,水流从闸底缘与底板形成的孔口流出的水力现象。 闸门分类：平板闸门和 弧形闸
2、门。 第坎分类：曲线形实用堰和宽顶堰。 出流分类：自由出流和淹没出流。,8-2 孔口出流,1、薄壁小孔口恒定出流 薄壁：出孔水流与孔壁仅在周线上接 触，即孔壁厚度对出孔水股没有影响。 小孔口：H/d10 1)小孔口的自由出流 pc=pa=0 薄壁小孔口自由出流的基本公式,薄壁小孔口出流的各项系数,流速系数 实验测得孔口流速系数 = 0.970.98。 孔口的局部阻力系数 0 , 孔口的收缩系数 孔口的流量系数 ，= 。 对薄壁小孔口= 0.600.62。,2）淹没出流,当出孔水流淹没在下游水面之下。 孔口淹没出流的流速和流量 均与孔口的淹没深度无关， 也无“大”、“小”孔口的区别。,3）小孔口的收缩系数及流量系数,实验证明，不同形状小孔口的流量 系数差别不大，但孔口边缘情况对 收缩系数会有影响，薄壁孔口的收 缩系数最小，圆边孔口收缩系数 较大，甚至等于1。孔口在壁面上 的位置，对收缩系数有直接影响 ，不完善收缩孔口的流量系数nc大于完善收缩的流量系数。,2、孔口非恒定出流,如容器水面随时间变化，孔口的流量 也会随时间变化，称为变水头出流或 非恒定流。,当容器为柱体，=常数，则有： 当H
3、1=H，H2=0，即得容器“泄空”(水面降至孔口处)所需时间 变水头出流时容器“泄空”所需要的时间，等于在起始水头H作用下恒定出流流出同体积水所需时间的二倍。,8-3 管嘴出流,1、圆柱形外管嘴恒定出流,管嘴的流量系数,管嘴阻力系数 n= 0.5 管嘴流速系数 管嘴流量系数，因出口无收缩n=n= 0.82 显然n= 1.32。可见在相同条件，管嘴的过流能力是孔口的1.32倍。,2圆柱形外管嘴的真空,孔口外面加管嘴后，增加了阻力，但是流量反而增加，这是由于收缩断面处真空的作用。 对圆柱形外管嘴： =1， =0.64， =0.82,圆柱形外管嘴的正常工作条件,收缩断面的真空是有限制的，如长江中下游地区，当真空度达7米水柱以上时，由于液体在低于饱和蒸汽压时会发生汽化 。 圆柱形外管嘴的正常工作条件是： (1)作用水头H09米； (2)管嘴长度l=(34)d。,3）其他形式管嘴,工程上为了增加孔口的泄水能力或为了增加(减少)出口的速度，常采用不同的管咀形式 (1)圆锥形扩张管嘴 （=57 ） (2)圆锥形收敛管嘴 （较大的出口流速 ） (3)流线形管嘴 （阻力系数最小 ）,孔口、管嘴的水力特性,
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