水力学公式

比阻a 取决于λ、d 串联管道:若节点处 q1= q2 = …= 0,则Q1= Q2= Q3= …=Q 若有流量分出,Qi = qi + Qi +1 总水头损失等于各管段水头损失的总和。 串联管道的总水头线是一条折线,这是因为各管段的 水力坡度不等之故。 并联管道能提高输送流体的可靠性。 水击——在有压管路中流动的液体,由于外界因素(诸如阀门突然关闭、水泵突然停车等) 使其流速发生突然变化(即动量发生变化),从而引起压强突然变化(升压和降压交替进行) 引起管道水流速度突然变化的因素是发生水击的外加条件,水流本身具有惯性和压缩性则是发生水击的内在原因。 直接水击 间接水击 防止水击危害的措施 (1).限制管中流速; (2).延长阀门关闭时间; (3).缩短管道长度、采用弹性模量较小材质的管道;4).在管道上设置安全阀、水击消除阀、空气室、调压塔等装置。 拉格朗日法——以液体质点为研究对象 欧拉法——以流动空间——流场作为对象 迹线——由拉格朗日法引出 迹线就是液体质点在某一时段的运动轨迹。 流线——由欧拉法引出 流线是某一瞬时在流场中绘出的曲线 流线明了某瞬 时流场中各点的流速方向。1)恒定流时,流线的形状和位置不随时间面改变 恒定流时, w f H h h ==22 f alQ SQ H h ===n n n 22111fi i i i i i i i i H h a l Q S Q ====== ∑∑∑n n 222 11 i i i i i H Q a l Q S S Q =====∑∑ 串或A 123Q q Q Q Q =+++123B 4 Q Q Q q Q ++=+f1f2f 3fAB h h h h ===121111S S S S =++3 并 流线与迹线重合。 流线一般不相交,也不能是折线,而光滑的曲线或直线。 流线的形状与固体边界的形状有关。 流线簇的疏密反映了速度的大小(流线密集的地方流速 大,稀疏的地方流速小)。 流线的方程 欧拉法以流场为研究对象,拉格朗日方法以流体质点为研究对象;在工程中,欧拉法是可行的。 流线是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向 重合。迹线是指某一质点在某一时段内的运动轨迹线。 实际液体恒定总流的能量方程 z 位能;位置水头 压能;压强水头;测压管高度(相对压强) 动能;流速水头 总势能;测压管水 头(相对压强) 机械能;总水头(H ) 恒定总流的动量方程 常采用 适用条件: 流动为恒定流 ;流体为连续、不可压缩的 ;所选的两个过流断面必须为均匀流或渐变流断面 明渠流动的特点 1、具有自由液面,p0=0,无压流(满管流则是有压流)。 2、湿周是过水断面固体壁面与液体接触部分的周长,不 等于过水断面的周长。 3、重力是流动的动力,重力流(管流则是压力流) 4、渠道的坡度影响水流的流速、水深。坡度增大,则 流速↑ ,水深↓。 5、明渠局部边界突然变化时,影响范围大。(有压管 流影响范围小) 正坡:i>0,平坡:i=0,逆坡:i<0 明渠均匀流的特征1)断面平均流速V 和水深h 沿程不变。2)总水头线、测压管水i>0 头线(水面坡度线)和渠底线互相平行 2、形成条件 1)底坡和壁面粗糙沿程不变的长而直的棱柱形渠道; 2)渠道必须为顺坡(i>0); 3)渠道中没有建筑物的局部干扰; 4)明渠中的水流必须是恒定的,沿程无水流的汇入、汇出,即流量不变。 x y z dl dx dy dz u u u u ===1122 Q v A v A ==221122 1222w p u p u z z h g g g g ρρ'++=+++p g ρg u 22z p g ρ+2z 2p u g g ρ++ ∑=-F Q )(1122νβνβρ0 .1=βA p F A p F p p 2211,==J i = 1、基本量 b——底宽;h——水深;m——边坡系数,m=cotαB——水面宽 B = b + 2mh A——过流断面面积 A = (b + mh)h χ——湿周 R ——水力半径 明渠均匀流水力计算的基本公式连续性方程: 当i,n, A给定时,水力半径R最大,即湿周最小的断面能通过最大的流量。 i ,n,A给定时湿周最小的断面是圆形断面即圆管为水力最优断面。 水力最优梯形断面的宽深比为 水力最优梯形断面的水力半径为 水力最优矩形断面的宽深比为(m=0) 2 h h R= 2 h = β 长度量纲 L 质量量纲 M 时间量纲 T 为基本量纲 雷诺准则 考虑原型与模型之间黏滞力与惯性力的关系 弗汝德准则 考虑原型与模型之间重力与惯性力的关系 欧拉准则 考虑原型与模型之间压力与惯性力的关系 沿程水头损失 g v d l h f 22? =λ 继续阅读