水力學(xué)局部水頭損失

1、5 5 液流形態(tài)與水頭損失液流形態(tài)與水頭損失應(yīng)用理論求解局部水頭損失是較為困難的應(yīng)用理論求解局部水頭損失是較為困難的原因：急變流條件下，固體邊界上的動(dòng)水壓強(qiáng)原因：急變流條件下，固體邊界上的動(dòng)水壓強(qiáng) 不好確定。目前，只有斷面突然擴(kuò)大的不好確定。目前，只有斷面突然擴(kuò)大的 情況可用理論求解，其他情況通過(guò)試驗(yàn)定。情況可用理論求解，其他情況通過(guò)試驗(yàn)定。 本節(jié)以圓管突然擴(kuò)大的局部水頭損失為例介紹本節(jié)以圓管突然擴(kuò)大的局部水頭損失為例介紹圓管突然擴(kuò)大的局部水頭損失圓管突然擴(kuò)大的局部水頭損失xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 圓管的斷面從圓管的斷面從A1突然擴(kuò)大至突然擴(kuò)大至A2，液流自小

2、斷面進(jìn)，液流自小斷面進(jìn)入大斷面，四周形成漩渦。入大斷面，四周形成漩渦。xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Gxz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 流股脫離固體邊界，四周形成漩渦，然后流股逐漸擴(kuò)流股脫離固體邊界，四周形成漩渦，然后流股逐漸擴(kuò)大，經(jīng)過(guò)距離約大，經(jīng)過(guò)距離約(58)D 后才與大斷面吻合。后才與大斷面吻合。xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G 為了求出流股在經(jīng)過(guò)突然擴(kuò)大的水頭損失，考為了求出流股在經(jīng)過(guò)突然擴(kuò)大的水頭損失，考察進(jìn)流斷面和察進(jìn)流斷面和22出流過(guò)水出流過(guò)水?dāng)嗝?。斷面。xz1z2v1v22200dDLp2p11133

3、p1p1G 過(guò)流斷面中，過(guò)流斷面中，1-1部分部分與原管道重合，可以認(rèn)為與原管道重合，可以認(rèn)為是漸變流，而擴(kuò)大后的側(cè)部是漸變流，而擴(kuò)大后的側(cè)部1-3是漩渦區(qū)，假定為漸變流是漩渦區(qū)，假定為漸變流xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G因此，入流斷面近似為漸變流；因此，入流斷面近似為漸變流；2-2斷面為漸變流斷面。斷面為漸變流斷面。對(duì)這兩個(gè)斷面應(yīng)用能量方程，并忽略沿程能量損失，則對(duì)這兩個(gè)斷面應(yīng)用能量方程，并忽略沿程能量損失，則xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Gjhgvpzgvpz 222222221111xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1

4、p1G)()()(gvgvppzzhhgvpzgvpzjj222222221121212222221111 xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G考慮水流的向動(dòng)量方程，則考慮水流的向動(dòng)量方程，則 )()()(sinsinsin)(21222211122212222211122zzAApApvvQzzALAGGApApvvQ xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)()()(sinsinsin)(21222211122212222211122zzAApApvvQzzALAGGApApvvQ xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1G)()(

5、)(sinsinsin)(21222211122212222211122zzAApApvvQzzALAGGApApvvQ 化簡(jiǎn)得到化簡(jiǎn)得到gvvvppzz2112222121 )()(xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Ggvvvppzzgvgvppzzhj2211222121222211212122 )()()()()(xz1z2v1v22200dDLp2p11133p1p1Ggvvhgvgvgvvvgvgvgvvvhjj2222222222122211222221111222222)()()( 212221 1121222121222212112()222(1)(1)j

6、jvvA vA vhvvgAAvvhggA AA A ，式中，式中，稱作局部阻力系數(shù)稱作局部阻力系數(shù)一般情況，局部水頭損失可表為一般情況，局部水頭損失可表為gvhj22 式中，式中，可由試驗(yàn)確定可查表；可由試驗(yàn)確定可查表； v 為發(fā)生局部損失上游，或下游斷面的平均流速，為發(fā)生局部損失上游，或下游斷面的平均流速， 見(jiàn)表見(jiàn)表5-3（P86）局部水頭損失系數(shù)表。局部水頭損失系數(shù)表。 A1A2v1v2221111222222112122jjAvhAgAvhAg （）（）A1A2v1v2gvhAAj2150222 ）（12.A1A20.62 0.42 0.30 0.22 0.16 14.0 25 20

7、15 12 10 8 )1(22122222kAAkgvhj A1v1v2DdDdA2gvhj2222v2A1v1gvhj22 水從水箱流入到一管徑不同的管道，管道連接如圖水從水箱流入到一管徑不同的管道，管道連接如圖已知已知 d1=150mm; l1=25m; 1= 0.037 d2= 125mm; l2=10m; 2= 0.03900Hl1l2d1d21=0.5（進(jìn)口）；（進(jìn)口）；2=0.15；3=2.0 （流速水頭相應(yīng)于局部水頭損失后的流速）（流速水頭相應(yīng)于局部水頭損失后的流速）（一）沿程水頭損失；（一）沿程水頭損失；（二）局部水頭損失；（二）局部水頭損失；（三）保持流量為（三）保持流量為25000cm3/s 所需要的水頭所需要的水頭 00Hl1l2d1d2v2v1 以以0-0為基準(zhǔn)，寫出為基準(zhǔn)，寫