注冊結(jié)構(gòu)工程師試題輔導：恒定流習題(2)

[例6-5-2] 圖6-5-6所示虹吸管，當將管中充滿水后可以源源不斷將上游水池的水排至下游。在圖6-5-6中，已知管長lAB=7m，lBC=3m，lCD=10m，管徑為100mm。h1=3m。沿程阻力系數(shù)λ=0.03，進口處有濾網(wǎng)(ζ=3.0，ζ彎=0.5，求下游管道出口斷面D(流入大氣)應(yīng)比上游水面低多少，才能使虹吸管中流量為221/s。并問虹吸管中最小壓強發(fā)生在何處?數(shù)值是多少?

[解]

取上游水面為斷面1—1，下游D處出口斷面為斷面2-2，取通過D的水平面為基準面寫能量方程。

為了排出流量221/s，D點應(yīng)在上游水面下方4.4m處。為了找出壓強最低點，需繪制總水頭線和測壓管水頭線，見圖6-5-7。注意A和D處水頭線的畫法。A斷面自水池水面開始(池中總水頭線和測壓管水頭線均為水面線)，進入管道后有一進口損失——總水頭豎直下降，再有AB段沿程損失——斜直線。出口D處總水頭線應(yīng)比斷面中心高一流速水頭，因出口為流入大氣——自由出流，空氣阻力可忽略，則無出口損失，而出口流速仍保持為v。D處的測壓管水頭線應(yīng)在斷面中心，因出口相對壓強為零，測壓管線與管軸入線重合。從圖中看到，測壓管水頭線大多在管軸線下方，表示p/ρg值為負。從圖中看到壓強沿管線的變化，由正到零(測壓管水頭線與管軸線相交處，p/ρg=0)到負，負值增大直至C點，CD段負值減小到D點壓強為零。故最小壓強發(fā)生在斷面C。為求pc，取上游水面1—1與斷面C寫出能量方程：(上游水面為基準面)

斷面真空值為

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