水力學(xué)第四章 第五節(jié)

1、4 4 水動(dòng)力學(xué)基本原理水動(dòng)力學(xué)基本原理4.5.1 4.5.1 實(shí)際液體恒定總流能量方程的推導(dǎo)實(shí)際液體恒定總流能量方程的推導(dǎo) 不可壓縮實(shí)際液體恒定流微小流束的能量方程為不可壓縮實(shí)際液體恒定流微小流束的能量方程為 hgupzgupzw 2222222111hgupzgupzw 2222222111dA1u11212 p1/z1z2u2p2/dA2hgupzgupzw 2222222111hgupzgupzw 2222222111dA1u11212 p1/z1z2u2p2/dA22 222222111whgupzgupz 沿總流過水?dāng)嗝娣e分：沿總流過水?dāng)嗝娣e分： QwQQQQQwQQhQguQpz

2、QguQpzQhgupzQgupzdd2d)(d2d(d) 2(d)2( 2222211122222111） dA1u11212 p1/z1z2u2p2/dA2 QwQQQQQwQQhQguQpzQguQpzQhgupzQgupzdd2d)(d)2d(d) 2(d)2(2222211122222111） dA1u11212 p1/z1z2u2p2/dA2Q hQguQ )pz(Q )guQpz(Q )hgupz(Q)gupz(wQQQQQwQQddddddd 22222222211122222111） 類積分類積分類積分類積分類積分類積分dA1u11212 p1/z1z2u2p2/dA2Q h

3、QguQ )pz(Q )guQpz(Q )hgupz(Q)gupz(wQQQQQwQQddddddd 22222222211122222111） 類積分類積分類積分類積分類積分類積分上式共含三類積分：上式共含三類積分： 1類積分在漸變流過水?dāng)嗝鏃l件類積分在漸變流過水?dāng)嗝鏃l件(d(d (QQpppz Qz QzQ ） ） ）dA1u11212 p1/z1z2u2p2/dA2Q hQguQ )pz(Q )guQpz(Q )hgupz(Q)gupz(wQQQQQwQQddddddd 22222222211122222111） 類積分類積分類積分類積分類積分類積分2 類積分：類積分： 引入動(dòng)能修正系數(shù)

4、引入動(dòng)能修正系數(shù) 1 ，則，則 1d 22d233233 AvAuQgvAgvAguAA AQAguQgud2d2321dA22dA233233 AvuQgvAgvguAA 式中，式中， 為動(dòng)能修正系數(shù)，其值取決于過水?dāng)嗝嫔狭魉贋閯?dòng)能修正系數(shù)，其值取決于過水?dāng)嗝嫔狭魉俜植记闆r。斷面流速分布完全均勻，分布情況。斷面流速分布完全均勻，1 ；流速分布；流速分布越不均勻，越不均勻，越大越大 ；漸變流時(shí)，；漸變流時(shí)， = 1.05= 1.051.101.10 ;一般取一般取 =1 。 dA1u11212 p1/z1z2u2p2/dA2Q hQguQ )pz(Q )guQpz(Q )hgupz(Q)gup

5、z(wQQQQQwQQddddddd 22222222211122222111） 類積分類積分類積分類積分類積分類積分3類積分：類積分： QhwQd 假定各個(gè)微小流束的單位重量液體所損失的能量假定各個(gè)微小流束的單位重量液體所損失的能量用用hw用某一個(gè)平均值用某一個(gè)平均值hw 代替代替 ，則，則 ddwwwQQh Qh Qh Q dA1u11212 p1/z1z2u2p2/dA2Q hQguQ )pz(Q )guQpz(Q )hgupz(Q)gupz(wQQQQQwQQddddddd 22222222211122222111） 類積分類積分類積分類積分類積分類積分將三種類型的積分結(jié)果代入，各項(xiàng)同

6、除以將三種類型的積分結(jié)果代入，各項(xiàng)同除以Q ，則，則 whgvpzgvpz 222222221111水力學(xué)基本方程之一：水力學(xué)基本方程之一： 不可壓縮實(shí)際液體恒定總流的能量方程不可壓縮實(shí)際液體恒定總流的能量方程Q hQguQ )pz(QguQpz(Q )hgupz(Q )gupz(wQQQQQwQQddddddd 22222222211122222111）4.5.2 4.5.2 能量方程物理意義和幾何意義能量方程物理意義和幾何意義 vpHzg 22whHH 21物理意義物理意義 z ： 單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均位能物理意義物理意義 z ： 單位重量液體所具有的平均位

7、能單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均壓能p物理意義物理意義 z ： 單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能ppz 物理意義物理意義 z ： 單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能單位重量液體所具有的平均動(dòng)能單位重量液體所具有的平均動(dòng)能ppz vg22 物理意義物理意義 z ： 單位重量液體所具

8、有的平均位能單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能 hw ： 單位重量液體的平均能量損失單位重量液體的平均能量損失單位重量液體所具有的平均動(dòng)能單位重量液體所具有的平均動(dòng)能ppz vg22 物理意義物理意義 z ： 單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均位能 單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能 H ： 單位重量液體所具有的平均機(jī)械能單位重量液體所具有的平均機(jī)械能 hw ： 單位重量液體的平均能量損失單位重

9、量液體的平均能量損失單位重量液體所具有的平均動(dòng)能單位重量液體所具有的平均動(dòng)能ppz vg22 物理意義物理意義 wHHh 12兩斷面之間單位能量守恒兩斷面之間單位能量守恒 z ： 單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均位能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均壓能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能單位重量液體所具有的平均勢(shì)能 H ： 單位重量液體所具有的平均機(jī)械能單位重量液體所具有的平均機(jī)械能 hw ： 單位重量液體的平均能量損失單位重量液體的平均能量損失單位重量液體所具有的平均動(dòng)能單位重量液體所具有的平均動(dòng)能ppz vg22 幾何意義幾何意義 z位置水頭位置水頭 壓強(qiáng)水

10、頭壓強(qiáng)水頭 測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭 hw ： 水頭損失水頭損失 H ： 總水頭總水頭速度水頭速度水頭ppz vg22 幾何意義幾何意義 12wHHh兩斷面間水頭高度相等兩斷面間水頭高度相等z位置水頭位置水頭 壓強(qiáng)水頭壓強(qiáng)水頭 測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭 hw ： 水頭損失水頭損失 H ： 總水頭總水頭速度水頭速度水頭ppz vg22 幾何意義幾何意義 12wHHh兩斷面間水頭高度相等兩斷面間水頭高度相等z位置水頭位置水頭 壓強(qiáng)水頭壓強(qiáng)水頭 測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭 hw ： 水頭損失水頭損失 H ： 總水頭總水頭速度水頭速度水頭ppz vg22 幾何意義幾何意義 12wHHh兩斷面間水頭高度相等兩斷面間水

11、頭高度相等z位置水頭位置水頭 壓強(qiáng)水頭壓強(qiáng)水頭 測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭 hw ： 水頭損失水頭損失 H ： 總水頭總水頭速度水頭速度水頭ppz vg22 幾何意義幾何意義 12wHHh兩斷面間水頭高度相等兩斷面間水頭高度相等z位置水頭位置水頭 壓強(qiáng)水頭壓強(qiáng)水頭 測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭 hw ： 水頭損失水頭損失 H ： 總水頭總水頭速度水頭速度水頭ppz vg22 幾何意義幾何意義 12wHHh兩斷面間水頭高度相等兩斷面間水頭高度相等z位置水頭位置水頭 壓強(qiáng)水頭壓強(qiáng)水頭 測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭 hw ： 水頭損失水頭損失 H ： 總水頭總水頭速度水頭速度水頭ppz vg22 幾何意義幾何意義 12w

12、HHh兩斷面間水頭高度相等兩斷面間水頭高度相等z位置水頭位置水頭 壓強(qiáng)水頭壓強(qiáng)水頭 測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭 hw ： 水頭損失水頭損失 H ： 總水頭總水頭速度水頭速度水頭ppz vg22 為了形象地反映總流中各種能量的變化規(guī)律，為了形象地反映總流中各種能量的變化規(guī)律，可將能量方程用圖形表示。可將能量方程用圖形表示。 縱坐標(biāo)縱坐標(biāo) 長(zhǎng)度（方程各項(xiàng)都具有長(zhǎng)度因次），鉛垂方向長(zhǎng)度（方程各項(xiàng)都具有長(zhǎng)度因次），鉛垂方向 橫坐標(biāo)橫坐標(biāo) 流程坐標(biāo)，管道：軸線；明渠：渠道底，并流程坐標(biāo)，管道：軸線；明渠：渠道底，并都將建筑物（管道、明渠）輪廓一并畫出。都將建筑物（管道、明渠）輪廓一并畫出。代表點(diǎn)代表點(diǎn) 過水?dāng)?/p>

13、面上，各點(diǎn)位置水頭、壓強(qiáng)水頭不同，過水?dāng)嗝嫔?，各點(diǎn)位置水頭、壓強(qiáng)水頭不同，所以，要在過水?dāng)嗝孢x取代表點(diǎn)。所以，要在過水?dāng)嗝孢x取代表點(diǎn)。管道：管中心管道：管中心 明渠：自由表面。明渠：自由表面。0012z1hw12z2zp1p21v122g2v222g測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線總水頭線總水頭線p v 22g0012z1hw12z2zp1p21v122g2v222g測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線總水頭線總水頭線p v 22g0012z1hw12z2zp1p21v122g2v222g測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線總水頭線總水頭線p v 22gv21212水面測(cè)壓管水頭線水面測(cè)壓管水頭線v11v122g2v222g

14、z1z2hw總水頭線總水頭線v21212水面測(cè)壓管水頭線水面測(cè)壓管水頭線v11v122g2v222gz1z2hw總水頭線總水頭線v21212水面測(cè)壓管水頭線水面測(cè)壓管水頭線v11v122g2v222gz1z2hw總水頭線總水頭線11s22334455ipi/v0hwiH0 總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022gH11s22334455ipi/v0hwiH0 總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022gH11s22334455ipi/v0hwiH0 總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v022gH 水力坡度水力坡度 總水頭線沿流程的降低值與流程之比，為水力坡度總水頭線沿流程

15、的降低值與流程之比，為水力坡度 當(dāng)總水頭線為直線時(shí)，其可表示為當(dāng)總水頭線為直線時(shí)，其可表示為L(zhǎng)hLHHJw 21當(dāng)總水頭線為曲線時(shí)，其可表示為當(dāng)總水頭線為曲線時(shí)，其可表示為 LHJdd 4.5.3 4.5.3 能量方程的應(yīng)用能量方程的應(yīng)用1 水流是恒定流水流是恒定流2在所選的兩個(gè)過水?dāng)嗝姹仨毷欠蠞u變流斷面在所選的兩個(gè)過水?dāng)嗝姹仨毷欠蠞u變流斷面 例如，管道進(jìn)口上游處例如，管道進(jìn)口上游處 水庫上游來流斷面水庫上游來流斷面 孔口出流收縮斷面孔口出流收縮斷面 管道出口等管道出口等 兩個(gè)斷面之間可以是急變流兩個(gè)斷面之間可以是急變流H11cc00d2A漸變流斷面漸變流斷面v0vc水箱的來流斷面和收縮斷

16、面是漸變流斷面水箱的來流斷面和收縮斷面是漸變流斷面11管道出口斷面管道出口斷面1-11-1是漸變流斷面是漸變流斷面漸變流區(qū)漸變流區(qū)漸變流區(qū)漸變流區(qū)3 公式推導(dǎo)時(shí)，限定兩個(gè)過水?dāng)嗝嬷g，流量保公式推導(dǎo)時(shí)，限定兩個(gè)過水?dāng)嗝嬷g，流量保持不變，其間沒有流量的加入和分出（匯流和分流持不變，其間沒有流量的加入和分出（匯流和分流）但應(yīng)用時(shí)，兩個(gè)斷面之間有匯流和分流的情況，）但應(yīng)用時(shí)，兩個(gè)斷面之間有匯流和分流的情況，仍可應(yīng)用能量方程。仍可應(yīng)用能量方程。 圖為兩支匯合的水流，每一支流量分別為圖為兩支匯合的水流，每一支流量分別為Q1，Q2 ，根據(jù)能量守恒的物理概念，單位時(shí)間內(nèi)，從，根據(jù)能量守恒的物理概念，單位時(shí)

17、間內(nèi)，從1-1 斷面及斷面及2-2 斷面流入的液體總能量應(yīng)等于斷面流入的液體總能量應(yīng)等于3-3斷面輸出斷面輸出的總能量加上兩支水流能量的損失，即的總能量加上兩支水流能量的損失，即 112233v1，Q1v2，Q2v3，Q3322311323333222222121111222 wwhQhQQgvpzQgvpzQgvpz)()()( 12233Q2v3，Q3v21Q1v1 圖為兩支匯合的水流，每一支流量分別為圖為兩支匯合的水流，每一支流量分別為Q1，Q2 根據(jù)能量守恒的概念，單位時(shí)間內(nèi)，從根據(jù)能量守恒的概念，單位時(shí)間內(nèi)，從1-1 斷斷 面及面及2-2 斷面流入的液體總能量等于斷面流入的液體總能量

18、等于3-3斷面輸出斷面輸出 的總能量的總能量, 再加上兩支水流能量的損失，即再加上兩支水流能量的損失，即 12233Q2v3，Q3v21Q1v1322311323333222222121111222 wwhQhQQgvpzQgvpzQgvpz)()()( 12233Q2v3，Q3v21Q1v1322311323333222222121111222 wwhQhQQgvpzQgvpzQgvpz)()()( 0222222232233332222223123333211111321322311323333222222121111wwwwhgvpzgvpzQhgvpzgvpzQQQQhQhQQgvpz

19、QgvpzQgvpz)()()()()()()( 22333111131 3223332222323 2222wwpvpvzzhggpvpvzzhgg l 水流分流水流分流3l 3123333211112122222211112222wwhgvpzgvpzhgvpzgvpz 水流匯流水流匯流若滿足上式，則必須有 3123333211112122222211112222wwhgvpzgvpzhgvpzgvpz l 水流分流水流分流12233Q1Q2Q3v11流程中有能量輸入或輸出流程中有能量輸入或輸出 以上所推導(dǎo)的總流能量方程，沒有考慮由以上所推導(dǎo)的總流能量方程，沒有考慮由1-1斷面到斷面到2-

20、2斷面之間，中途有能量輸入水流或從水流內(nèi)部輸出能斷面之間，中途有能量輸入水流或從水流內(nèi)部輸出能量的情況。有些情況下，兩個(gè)斷面之間有能量的輸量的情況。有些情況下，兩個(gè)斷面之間有能量的輸入和輸出，例如，入和輸出，例如， l水電站有壓管路系統(tǒng)上所安置的水輪機(jī)，是水電站有壓管路系統(tǒng)上所安置的水輪機(jī)，是 通過水輪機(jī)葉片由水流輸出能量。通過水輪機(jī)葉片由水流輸出能量。 l 抽水管路系統(tǒng)中設(shè)置的抽水機(jī)，是通過水抽水管路系統(tǒng)中設(shè)置的抽水機(jī)，是通過水泵葉片轉(zhuǎn)動(dòng)向水流輸入能量。泵葉片轉(zhuǎn)動(dòng)向水流輸入能量。4 1122水泵水泵 抽水管路系統(tǒng)中設(shè)置的抽水抽水管路系統(tǒng)中設(shè)置的抽水機(jī)，是通過水泵葉片轉(zhuǎn)動(dòng)向機(jī)，是通過水泵葉片轉(zhuǎn)

21、動(dòng)向水流輸入能量。水流輸入能量。吸水管吸水管壓水管壓水管吸水池吸水池v1122發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)水輪機(jī)水輪機(jī)尾水渠尾水渠如果選擇的斷面如果選擇的斷面1-1到到2-2之間有能量輸入或輸出時(shí)，之間有能量輸入或輸出時(shí)，水流能量方程為水流能量方程為:whgvpzHgvpz 222222221111 t式中式中, H 為水力機(jī)械對(duì)單位重量液體所作的功。為水力機(jī)械對(duì)單位重量液體所作的功。 當(dāng)為輸入能量時(shí)，當(dāng)為輸入能量時(shí)，H 前符號(hào)為前符號(hào)為“”，如，如水泵，水泵， H計(jì)算公式為計(jì)算公式為 QNHPPt式中，式中，NP 為馬達(dá)功率為馬達(dá)功率 P為馬達(dá)和抽水機(jī)總機(jī)械效率為馬達(dá)和抽水機(jī)總機(jī)械效率當(dāng)為輸出能量時(shí)，式中取

22、當(dāng)為輸出能量時(shí)，式中取H 前符號(hào)為前符號(hào)為“”，例如，例如水輪機(jī)，水輪機(jī)， H 計(jì)算公式為計(jì)算公式為 QNHgg t式中，式中，Ng 為發(fā)電機(jī)出力；為發(fā)電機(jī)出力； g為水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的總效率為水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的總效率 單位：?jiǎn)挝唬篐t (m) Ng 和和NP （Nm.s-1）= (W)，或（，或（kW） 1馬力馬力 735（W）=0.735(kW) 流程中有能量輸入或輸出流程中有能量輸入或輸出4 whgvpzHgvpz 222222221111 t.3能量方程的應(yīng)用能量方程的應(yīng)用1不可壓縮恒定流不可壓縮恒定流 2所選的兩個(gè)過水?dāng)嗝姹仨毷菨u變流斷面所選的兩個(gè)過水?dāng)嗝姹仨毷菨u變流斷面

23、223331111313223332222323 2222wwpvpvzzhggpvpvzzhgg 水流匯流水流匯流3 22111222121 222333111131 32222wwpvpvzzhggpvpvzzhgg 水流分流水流分流能量輸入或輸出能量輸入或輸出whgvpzHgvpz 222222221111 t41323214.5.4 4.5.4 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)l 選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面, ,一般一般 z 0 0 l 公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)l 計(jì)算斷面上計(jì)算斷面上z + p/值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值，但值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值

24、，但 是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn)值為是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn)值為 代表代表l 平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選擇平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選擇 無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的動(dòng)能修無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的動(dòng)能修 正系數(shù)可取正系數(shù)可取1 1l 兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏4.5.4 4.5.4 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)l 選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面, ,一般一般z z0 0 l 公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)l 計(jì)算斷面上計(jì)算斷面上z+ p/值可取斷面任

25、一點(diǎn)的數(shù)值，但值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值，但 是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn)值是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn)值 為代表為代表l 平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選擇平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選擇 無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的動(dòng)能無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的動(dòng)能 修正系數(shù)可取修正系數(shù)可取1 1l 兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏4.5.4 4.5.4 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)l 選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面, ,一般一般z z0 0 l 公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)l 計(jì)算斷

26、面上計(jì)算斷面上z+ p/值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值，但值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值，但 是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn)是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn) 的數(shù)值為代表點(diǎn)的數(shù)值為代表點(diǎn)l 平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選擇平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選擇 無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的其動(dòng)能無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的其動(dòng)能 修正系數(shù)可取修正系數(shù)可取1 1l 兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏4.5.4 4.5.4 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)l 選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面, ,一般一般 z0 0 l 公式

27、中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)l 計(jì)算斷面上計(jì)算斷面上 z+ p/值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值，但值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值，但 是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn)是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn) 的數(shù)值為代表點(diǎn)的數(shù)值為代表點(diǎn)l 平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選 擇無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的其擇無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的其 動(dòng)能修正系數(shù)可取動(dòng)能修正系數(shù)可取1 1l 兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏4.5.4 4.5.4 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)l 選擇一個(gè)任意的水平面，作為基準(zhǔn)面選擇一個(gè)任意的

28、水平面，作為基準(zhǔn)面, ,一般一般z z0 0 l 公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)公式中壓強(qiáng)項(xiàng)取相對(duì)壓強(qiáng)l 計(jì)算斷面上計(jì)算斷面上z+ p/值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值，但值可取斷面任一點(diǎn)的數(shù)值，但 是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn)是習(xí)慣上，明渠取水面點(diǎn)，管道取管心點(diǎn) 的數(shù)值為代表點(diǎn)的數(shù)值為代表點(diǎn)l 平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選平均流速是斷面平均流速，與代表點(diǎn)和基準(zhǔn)面選 擇無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的其擇無關(guān)。在漸變流的條件下，大部分情況下的其 動(dòng)能修正系數(shù)可取動(dòng)能修正系數(shù)可取1 1l 兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏兩個(gè)斷面之間的水頭損失不要遺漏4.5.5 4.5.5 能量方程舉例能

29、量方程舉例l 畢托管測(cè)流速畢托管測(cè)流速 l 文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì) l 孔口恒定出流孔口恒定出流n 孔口恒定出流孔口恒定出流n孔口非恒定出流孔口非恒定出流 l 管咀恒定出流問題管咀恒定出流問題 l 畢托管測(cè)流速畢托管測(cè)流速 ()uhhgug hhg h 21212222h1動(dòng)壓管動(dòng)壓管靜壓管靜壓管hh2AAA-A4.5.5 4.5.5 能量方程舉例能量方程舉例12動(dòng)壓管動(dòng)壓管靜壓管靜壓管hh1h2AAA-A()uhhgug hhg h 21212222速 4.5.5 4.5.5 能量方程舉例能量方程舉例l 畢托管測(cè)流速畢托管測(cè)流速 l 文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì) l 孔口恒定出流孔口恒定出流n

30、 孔口恒定出流孔口恒定出流n孔口非恒定出流孔口非恒定出流 ()uhhgug hhg h 21212222l 管咀恒定出流問題管咀恒定出流問題 l 文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì) 圖圖 文丘里管示意圖文丘里管示意圖 1122hz1z21122hz1z2）（）（98.095.0 6 .12),(22)(21222222111122112211 hddKQhgvpzgvpzhpzpzphzhzpwmm漸變流特性漸變流特性能量方程能量方程4.5.5 4.5.5 能量方程舉例能量方程舉例l 畢托管測(cè)流速畢托管測(cè)流速 l 文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì) l 孔口恒定出流孔口恒定出流n 孔口恒定出流孔口恒定出流n孔口非

31、恒定出流孔口非恒定出流 ()uhhgug hhg h 21212222( ,). .QK d dh 12126095098（）l 管咀恒定出流問題管咀恒定出流問題 n 孔口恒定出流孔口恒定出流孔口和管咀示意孔口和管咀示意流線型管嘴流線型管嘴外伸管嘴外伸管嘴薄壁孔口薄壁孔口內(nèi)伸管嘴內(nèi)伸管嘴收縮管嘴收縮管嘴擴(kuò)張管嘴擴(kuò)張管嘴孔口和管咀示意孔口和管咀示意流線型管嘴流線型管嘴外伸管嘴外伸管嘴薄壁孔口薄壁孔口內(nèi)伸管嘴內(nèi)伸管嘴收縮管嘴收縮管嘴擴(kuò)張管嘴擴(kuò)張管嘴孔口和管剖面形狀孔口和管剖面形狀圖圖2-26 (a)孔口和管咀示意圖孔口和管咀示意圖 流線型管嘴流線型管嘴外伸管嘴外伸管嘴薄壁孔口薄壁孔口內(nèi)伸管嘴內(nèi)伸管

32、嘴收縮管嘴收縮管嘴擴(kuò)張管嘴擴(kuò)張管嘴H11cc00d2AAcv0vc恒定孔口出流恒定孔口出流00000201220022121222gHAgHAAvQAAAvQgHvgvhhhgvgvHHccccccccccwwwcc ，收縮系數(shù)收縮系數(shù)流量系數(shù)流量系數(shù)流速系數(shù)流速系數(shù) 孔口流量基本公式孔口流量基本公式根據(jù)試驗(yàn)研究，對(duì)于小孔口根據(jù)試驗(yàn)研究，對(duì)于小孔口 不同孔口形式的流速系數(shù)、收縮系數(shù)、流量系數(shù)不同孔口形式的流速系數(shù)、收縮系數(shù)、流量系數(shù)是不同的，可參考有關(guān)手冊(cè)。是不同的，可參考有關(guān)手冊(cè)。 0.970.98 0.600.62 0.630.644.5.5 4.5.5 能量方程舉例能量方程舉例l 畢托管

33、測(cè)流速畢托管測(cè)流速 l 文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì) l 孔口恒定出流孔口恒定出流n 孔口恒定出流孔口恒定出流n孔口非恒定出流孔口非恒定出流 ()ug hhg h 1222(,). .QK d dh 1212 60 950 98（）ccQv AAgHAgH 0022l 管咀恒定出流問題管咀恒定出流問題 n孔口非恒定出流孔口非恒定出流 在水利工程上，經(jīng)常遇到孔口非恒定出流問題。在水利工程上，經(jīng)常遇到孔口非恒定出流問題。例如，水池放空、船閘充水和泄水等，這些問題均例如，水池放空、船閘充水和泄水等，這些問題均需要計(jì)算放水和充水時(shí)間。需要計(jì)算放水和充水時(shí)間。 下面討論容器充水和放水時(shí)間的問題。下面討論容器充水和放水時(shí)間的問題。dHH1H200d2H 孔口的自由出流孔口的自由出流 起始水面起始水面 終止水面終止水面 容器的截面積容器的截面積孔口的淹沒出流孔口的淹沒出流 dHH1H2H 起始水面起始水面終止水面終止水面 起始水面保持不變起始水面保持不變 容器的截面積容器的截面積）（2122d2dddd2dHHgAtHHgAtHtQtgHAtQ 從孔口流出的水體積從孔口流出的水體積容器內(nèi)水體積變化容