水压与水流量的基本常识
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发布时间：2023-05-18 02:32
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时间：2023-09-20 11:31
水箱内部的水位高度忽略不计，据此可按简化为恒定有压流。作用水头H等于管气L=10m。
3、水箱内部的水位高度忽略不计，据此可按简化为恒定有压流。作用水头H等于管长L=10m。
有压管道的流量公式 Q=μA√（2gH）
式中 ，对于圆管过流面积 A=3.1416d^2/4=3.1416*0.02^2/4=3.1416*10^(-4)m^2
管道的流量系数μ=1/√（1+ζ+λL/d）^(1/2)
式中：管道进口局部阻力系数ζ=0.5 ，沿程阻力系数λ=0.11(k/d)^0.25=0.11*(0.25/20)^0.25=0.037 （按清洁镀锌铁管计，当量粗糙度k=0.25mm，管长L=10m.
所以流量μ=1/√（1+0.5+0.037*10/0.02）^(1/2)=0.312
流量 Q=μA√（2gH）=0.312*3.1416*10^(-4)*√（2*9.8*10）=1.37*10^(-3)m^3/s
放完水箱的水需时间 T=10/1.37*10^(-3)=7299s=2小时1分39秒
1、堵水塞承受的压力F=ρgHA=1000*9.8*10*3.1416*10^(-4)= 30.79 N
2、管道出口流速V=μ√（2gH）=0.312√（2*9.8*10）= 4.37 m/s,
冲力F=ρQV=1000*1.37*10^(-3)*4.37= 5.99 N
2.水压与流速的关系
对于水平管管道，不计管路损失，任意两个断面的能量方程可表示为
V1^2/2+P1/p = V2^2/2+P2/p
或表示为 mV1^2/2 + mP1/p = mV2^2/2 + mP2/p （总和不变）
当流速变小时，压力变大，而维持 动能与压能的总和（V^2/2+P/p ）不变 。
设（V^2/2+P/p ）= C，则 V=[2(C-P/p)]^(1/2)
应用：水灌内水压为P，灌侧面有一孔口直通大气，求孔口流速V。
应用能量方程： V1^2/2+P1/p = V2^2/2+P2/p
这里：V1=0,P1=P, V2=V,P2=0 代入上式得
孔口流速 V=(2P/p)^(1/2) 这是理想情况，实际流动有能量损失，右边应乘上一个小于1的系数j, j 叫做流速系数：
V = j(2P/p)^(1/2) 灌内压力越大，孔口流速就越大，孔口流速与灌内压强的平方根成正比。
试中P是压强，p是密度，不要混了。
3.水管截面积、水流量与水压的关系
当然有，除了内径，还要知道管内壁的粗燥程度，官长，水的粘滞系数和密度（这两个好查）、管两端的高度差等。
从题目来看，Reynolds number已经大于临界值，因此是湍流。
具体的解法，有公式（如The Hazen-Williams equation），也有图表（如Moody's diagram），都可以用来求压强差。
需要注意的是，公式求出的是管两端的压强差，流速跟压强实际大小无关，跟压强差有关。水压你可以根据管一端的压强（如大气压）和这个压强差求出来。
这个是流体力学很基础的问题。任何一本流体力学基础教材都会介绍。
