第五章有压管流与孔口、管嘴出流资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 第五章 有压管流与孔口、管 嘴出流
5.3孔口出流容器侧壁或底部开一孔，孔的形状规则，液体自孔口流入另一部分流体中，这种流动称为孔口出流。当液体经过孔口出流直接与大气接触，称为自由出流。若出流进入充满液体的空间，则称为淹没出流孔口直径d小于孔口前水头H或孔口前后水头差H的十分之一，称为小孔口出流，否则为大孔口出流。当孔口具有尖锐的边缘，且器壁厚度不影响孔口出流形状和出流条件，即壁厚小于3d时，称为薄壁孔口。壁厚大于3d的厚壁孔口则按管嘴出流考虑。2avo(3--4)0资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 5.3 孔口出流 • 容器侧壁或底部开一孔，孔的形状规则，液体自孔口流入另一部分 流体中，这种流动称为孔口出流。 • 当液体经过孔口出流直接与大气接触，称为自由出流。 • 若出流进入充满液体的空间，则称为淹没出流。 • 孔口直径d小于孔口前水头H或孔口前后水头差H的十分之一，称为 小孔口出流，否则为大孔口出流。 • 当孔口具有尖锐的边缘，且器壁厚度不影响孔口出流形状和出流条 件，即壁厚小于3d时，称为薄壁孔口。 • 壁厚大于3d的厚壁孔口则按管嘴出流考虑
5.3孔口出流>5.3.1薄壁小孔口定常出流5.3.1.1小孔口自由出流如图，孔口中心的水头为H，保持不变。孔径较小，可认为孔口各处水头都为H。水箱内水流由各个方向向孔口集中，形成圆滑曲线，在距离孔口2处的c-c断面收缩完毕后流入大气。c-c断面称为收缩断面，设收缩断面的面积为Ac，孔口面积为A，则·A/A=&<1（c称为收缩系数）ITCoUrU资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 5.3 孔口出流 ➢ 5.3.1 薄壁小孔口定常出流 • 5.3.1.1 小孔口自由出流 • 如图，孔口中心的水头为H，保持不变。孔径较小，可认为孔口各 处水头都为H。 • 水箱内水流由各个方向向孔口集中，形成圆滑曲线，在距离孔口d/2 处的c-c断面收缩完毕后流入大气。 • c-c断面称为收缩断面，设收缩断面的面积为Ac，孔口面积为A，则 • Ac /A=ε<1 (ε称为收缩系数)
5.3孔口出流对于小孔口自由出流的速度问题，通过伯努利方程来解决。如图，取O'-0'为基准面，写出缓变流O-O断面和收缩断面c-c的能量方程：av,aovoαye+hH+Pa52g2gyYc-c断面水流与大气接触，故pc=Pa又孔口出流流程较短，只计局部阻力，即v?2gao=a=13vaH +2g2g2g资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 5.3 孔口出流 • 对于小孔口自由出流的速度问题，通过伯努利方程来解决。 • 如图，取O′-O′为基准面，写出缓变流O-O断面和收缩断面c-c的能量 方程： • c-c断面水流与大气接触，故pc =pa • 又孔口出流流程较短，只计局部阻力，即 • α0=αc=1 2 2 0 0 0 2 2 a c c c l p v p v H h g g + + = + + + 2 2 c l r v h h g = = ( ) 2 2 2 2 0 1 2 2 2 2 c c c v v v v H g g g g + = + = +
5.3孔口出流因而2g流速系数)210（作用水头或有效水头=H+H2g。流速v很小，可忽略，因此ve=p/2gH.V=@/2gH资源与环境工程学院
资源与环境工程学院 5.3 孔口出流 • 因而 • 令 • 流速v0很小，可忽略，因此 2 1 0 2 1 2 c v v g H g = + + ( ) 1 1 = + 流速系数 ( ) 2 0 0 2 v H H g = + 作用水头或有效水头 0 2 c v gH = 2 c v gH =