第三章第3章给水排水管网水力学基础

'第3章给水排水管网水力学基础3.1基本概念3.2管渠水头损失计算3.3非满流管渠水力计算3.4管道的水力等效简化3.1基本概念3.1.1管道内水流特征层流：Re20001.流态过渡流：2000Re4000湍流：Re4000（给排水管网一般按湍流考虑）Re=pvd/以湍流粗糙去（阻力平方区）hv2（管径D较大或管壁较粗糙）2.湍流湍流过渡区h—2（管径D较小或管壁较光滑）湍流光滑区h产3.1基本概念3.1.2有压流与无压流有压流：水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面（压力流、管流）无压流：水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，其余与空气接触，具有自由液面（重力流、明渠流）3.1基本概念3.1.3恒定流与非恒定流恒定流：水体在运动过程中，其各点的流速与压力不随时间而变化，而与空间位置有关的流动称为恒定流 非恒定流：水体在运动过程中，其流速与压力不与空间位置有关，还随时间的而变化的流动称为非恒定流3.1基本概念3.1.4均匀流与非均匀流均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流程不变的流动称为均匀流非均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流程变化的流动称为非均匀流3.1基本概念3.1.5水流的水头与水头损失水头：指的是单位质量的流体所具有的能量除以重力加速度，一般用h或H表示，常用单位为米（m）（位冒水丸流体所处的高程，Z1[…出力水头：以X"流体的重度则压管水头.,单位体积流体的堇力.G/V）1流速水♦工v2/2g3.1基本概念3.1.5水流的水头与水头损失水头损失：流体克服阻力所消耗的机械能 沿程阻力：受固定边界限制做均匀流动水头损失(\局部阻力；固定边界发生变化.引起流速分、布或方向发生变化,从而集中发勺在较短范围的阻力3.1管渠水头损失计算3.1.1沿程水头损失计算管渠的沿程水头损失常用谢才公式计算Vhfil-v^lC2RvcVRi对于圆管满流，沿程水头损失可用达西公式计算hf入Lv^(m)入粤沿程阻力系数fD2gC2R为过水断面的里半径，及过水断面面积除以湿周，圆管满流时R=0.25D流体在非圆形直管内流动时，其阻力损失也可按照上述公式计算，但应将D以当量直径de来代替3.2管渠水头损失计算 3.2.1沿程水头损失计算C、入与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算。1.舍维列夫公式适用：旧铸铁管和旧钢管满管湍流，水温10C0（压力管道）v>1,2ms0.00214gD030.001824g0.867出<12ns将上述公式带入达西公式入二号沿程阻力系数C2v>1,2m/s0.00107v2D13>h,二*v1,000最大役计充满度h/dCJ.550,650,700.753.4非满流管渠的水力计算非满流管渠内的水流状态基本上都处于阻力平方区，接近于均匀流，所以在非满流管渠的水力计算中都采用均匀流公K称为流量模数上述公式中谢才系数C如采用曼宁公式计算，则可写成 3.5管道的水力等效简化水力等效简化原则：简化后，等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力特性。1.串联,1।一1।didn等效为一条直径为d,长度为1=11+12+…+ln的管道，管道中的流量相同3.5管道的水力等效简化水力等效简化原则：简化后，等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力特性。1.并联 等效为并联管道的长度长度为，总流量等于各管道中的流量相加3.5管道的水力等效简化3.5.3局部水头损失计算的简化将局部水头损失等效于一定长度的管道（称为当量管道长度ld）的沿程水头损失即令其局部水头损失与当量管道长度的沿程水头损失相等（圆管满流）课后习题计算：?圆形污水管道直径600mm,管壁粗糙系数n=0.014,管 底坡度i=0.0024。求最大设计充满度时的流速v和流量q?已知某管道直径为700mm,长度800m,管壁粗糙系数n=0.013,管道上有45弯头2个，直流三通3个，全开闸阀2个，输水流量为480L/S,计算沿程水头损失和局部水头损失?某排水管道采用铸铁管，曼宁粗糙系数为0.014,设计流速为1m/s,水力坡度i=0.005,求其水力半径R和充满度及沿程阻力损失?某排水管道粗糙系数n=0.014,设计流量195L/S,充满度为最大设计值，计算管径为600mm时的水力坡度i在给水排水管网中，沿程水头损失一般与流速的多少次方成正比，为什么？对于非满流而言，管渠的充满度越大过流能力越强吗，为什么？管径或柒局m350-450500-900>1000最大役计充满度h/dCJ.550.650,700.75'