流体力学第五章 孔口出流 PPT
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流体力学 水力学 孔口和管嘴出流与有压管流
d
这就是长管出流的基本水力计算公式。
由于有压管流多属紊流阻力平方区，部分为紊流过 渡区，在这两种情况下，水力计算常采用下列三种 方法（而不用λ值）
2020/3/13
35
(一 )由流量模数计算
将 8g 代入长管式得：
C2
H
8g C2
l d
V2 2g
l C2
4 d
Q2 A2
Q2 C2 A2R l
水柱高。虹吸管安装高度Zs越大，顶部真空值越大。
虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。 虹吸管长度一般不长，故按短管计算。
2020/3/13
18
2020/3/13
19
2020/3/13
虹吸输水：世界上最大 直径的虹吸管(右侧直径 1520毫米、左侧600毫米), 虹吸高度均为八米，犹如 一条巨龙伴游一条小龙匐 卧在浙江杭州萧山区黄石 垅水库大坝上，尤为壮观， 已获吉尼斯世界纪录。
1. 自由出流 当液体经孔口流入大气中的出流为自由出流。
2. 淹没出流 液体经孔口流入下游液体中的出流为淹没出流。
1 1
H 2
H
H0
H1
C
O
Oo
C
H2 o
1
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1
2
5
(三) 按孔口边壁的厚度
1. 薄壁孔口出流 具有尖锐薄边缘的孔口，出流液体与孔口仅为线接 触的孔口出流称为薄壁孔口出流。
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32
例：如图所示离心泵，抽水流量Q＝8.1L/s，吸
水管长度 l 9.0m ，直径d为100mm，沿程摩
阻系数λ＝0.035，局部水头损失系数为：有滤 网的底阀ξ＝7.0，90o弯管ξb＝0.3，泵的允许 吸水真空高度[hv]=5.7m，确定水泵的最大安装 高度。
这就是长管出流的基本水力计算公式。
由于有压管流多属紊流阻力平方区，部分为紊流过 渡区，在这两种情况下，水力计算常采用下列三种 方法（而不用λ值）
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(一 )由流量模数计算
将 8g 代入长管式得：
C2
H
8g C2
l d
V2 2g
l C2
4 d
Q2 A2
Q2 C2 A2R l
水柱高。虹吸管安装高度Zs越大，顶部真空值越大。
虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。 虹吸管长度一般不长，故按短管计算。
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虹吸输水：世界上最大 直径的虹吸管(右侧直径 1520毫米、左侧600毫米), 虹吸高度均为八米，犹如 一条巨龙伴游一条小龙匐 卧在浙江杭州萧山区黄石 垅水库大坝上，尤为壮观， 已获吉尼斯世界纪录。
1. 自由出流 当液体经孔口流入大气中的出流为自由出流。
2. 淹没出流 液体经孔口流入下游液体中的出流为淹没出流。
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H 2
H
H0
H1
C
O
Oo
C
H2 o
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(三) 按孔口边壁的厚度
1. 薄壁孔口出流 具有尖锐薄边缘的孔口，出流液体与孔口仅为线接 触的孔口出流称为薄壁孔口出流。
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例：如图所示离心泵，抽水流量Q＝8.1L/s，吸
水管长度 l 9.0m ，直径d为100mm，沿程摩
阻系数λ＝0.035，局部水头损失系数为：有滤 网的底阀ξ＝7.0，90o弯管ξb＝0.3，泵的允许 吸水真空高度[hv]=5.7m，确定水泵的最大安装 高度。
水力学课件——第五章：孔口、管嘴出流
10 ×10−3 Q= = 3.049m3 /s 32.8
A dC 8 ε = C = = = 0.64 A d 10
2
2
由薄壁孔口出流的计算公式，可得流量系数
Q 3.049 ×10−5 µ= = =0.62 2 A 2 gH 0.25 × 3.14 × 0.01 × 2 × 9.8 × 2
（3）保证管嘴正常工作的条件 ） 从前面的分析可知，收缩断面的真空度和作用水头成正比。作用水头越大， 真空度越大，流量越大。 但是，流量并不能无限制地增大。当真空度大于7m水柱时，由于收缩断面 处真空度过大，气体会从出口处吸入管嘴，真空环境被破坏，出口流动不 再为满管流动，此时管嘴出流近似为孔口出流，流量反而减小。 因此，要保证管嘴正常工作，要求收缩断面真空度小于7m，则
流速系数 又因为
0.62 ϕ = µ /ε = = 0.97 0.64 1 1 1 可得 ζ = ϕ= −1 = − 1 = 0.063 2 2 1+ ζ 0.97 ϕ
5.2 液体经管嘴的恒定出流
（1）定义、分类及流动特点： ）定义、分类及流动特点：
管嘴实际上是以某种方式连接于孔口上的具有一定长度的短管 实际上是以某种方式连接于孔口上的具有一定长度的短管。 管嘴实际上是以某种方式连接于孔口上的具有一定长度的短管。 液体经由容器外壁上安装的长度约（ 液体经由容器外壁上安装的长度约（3~4）倍管径的短管出流，或容器壁 ）倍管径的短管出流， 的厚度为（ 管嘴出流。 的厚度为（3~4）孔径的孔口出流，称为管嘴出流。 ）孔径的孔口出流，称为管嘴出流 管嘴出流也可以分为恒定和非恒定出流，自由和淹没出流。 管嘴出流也可以分为恒定和非恒定出流，自由和淹没出流。 管嘴出流的流动特点是：水流进入管嘴之前的流动情况和孔口出流相同， 管嘴出流的流动特点是：水流进入管嘴之前的流动情况和孔口出流相同， 进入管嘴后， 先形成收缩断面，在收缩断面附近水流与管壁分离， 进入管嘴后， 先形成收缩断面，在收缩断面附近水流与管壁分离，形成 漩涡区，之后水流逐渐扩大，直至完全充满整个管面。 漩涡区，之后水流逐渐扩大，直至完全充满整个管面。管嘴出口断面上为 满管流。 满管流。 因为管长很小，沿程损失可以忽略，因此管嘴出流的水头损失主要来源于 因为管长很小，沿程损失可以忽略，因此管嘴出流的水头损失主要来源于 孔口的局部水头损失和水流断面扩大所引起的局部水头损失， 孔口的局部水头损失和水流断面扩大所引起的局部水头损失，即
水力学孔口出流PPT课件
第24页/共53页
汽化压强（饱和蒸汽压强）
在某一温度下，当压力降低到某一值时液体将迅速汽化，液体
中产生大量汽泡而沸腾，此压力为该液体在该温度下的汽化压强
（饱和蒸汽压）。
温度增高，液体的汽化压强（饱和蒸汽压）相应提高，汽化压
强也随着温度的降低而降低。
水在和同温度的汽化压强与不同压强下的沸点温度的对应关系
H0＝H1－H2＝H；
ζ1――孔口的局部阻力系数，与自由出流相同；
ζ2――液流在收缩断面后突然扩大的局部阻力系数，当
A2>>Ac时，ζ2＝(1－Ac/A2)2≈1；
φ――淹没孔口的流速系数，
1
1 2
1
11
μ――淹没孔口的流量系数，μ＝εφ。
第10页/共53页
孔口出流各项系数
对于薄壁小孔口，试验证明，不同形状孔口的流量系数差别不大。 但孔口在壁面上的位置对收缩系数却有直接影响。
所以，圆柱形管嘴的正常工作条件是：
①作用水头H0≤9m ②管嘴长度l＝(3～4)d
判断：增加管嘴的作用水头，能提高真空度，所以对于管嘴的
出流能力，作用水头越大越好。
第28页/共53页
圆柱形外管嘴
思考题
1.什么是小孔口、大孔口？各有什么特点？
答：大孔口：当孔径d（或孔高e）大于或等于孔口形心以上的水头高0.1H， 需考虑在孔口射流断面上各点的水头、压强、速度沿孔口高度的变化，这时的孔 口称为大孔口。小孔口：当孔径d（或孔高e）小于孔口形心以上的水头高度0.1H 时，可认为孔口射流断面上的各点流速相等， 且各点水头亦相等，这时的孔口称 为小孔口。
第7页/共53页
通过实验测得，对圆形薄壁小孔口 流速系数，φ =0.97～ 0.98 断面收缩系数，ε =0.62～ 0.64 流量系数，μ =0.60～ 0.62
汽化压强（饱和蒸汽压强）
在某一温度下，当压力降低到某一值时液体将迅速汽化，液体
中产生大量汽泡而沸腾，此压力为该液体在该温度下的汽化压强
（饱和蒸汽压）。
温度增高，液体的汽化压强（饱和蒸汽压）相应提高，汽化压
强也随着温度的降低而降低。
水在和同温度的汽化压强与不同压强下的沸点温度的对应关系
H0＝H1－H2＝H；
ζ1――孔口的局部阻力系数，与自由出流相同；
ζ2――液流在收缩断面后突然扩大的局部阻力系数，当
A2>>Ac时，ζ2＝(1－Ac/A2)2≈1；
φ――淹没孔口的流速系数，
1
1 2
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μ――淹没孔口的流量系数，μ＝εφ。
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孔口出流各项系数
对于薄壁小孔口，试验证明，不同形状孔口的流量系数差别不大。 但孔口在壁面上的位置对收缩系数却有直接影响。
所以，圆柱形管嘴的正常工作条件是：
①作用水头H0≤9m ②管嘴长度l＝(3～4)d
判断：增加管嘴的作用水头，能提高真空度，所以对于管嘴的
出流能力，作用水头越大越好。
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圆柱形外管嘴
思考题
1.什么是小孔口、大孔口？各有什么特点？
答：大孔口：当孔径d（或孔高e）大于或等于孔口形心以上的水头高0.1H， 需考虑在孔口射流断面上各点的水头、压强、速度沿孔口高度的变化，这时的孔 口称为大孔口。小孔口：当孔径d（或孔高e）小于孔口形心以上的水头高度0.1H 时，可认为孔口射流断面上的各点流速相等， 且各点水头亦相等，这时的孔口称 为小孔口。
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通过实验测得，对圆形薄壁小孔口 流速系数，φ =0.97～ 0.98 断面收缩系数，ε =0.62～ 0.64 流量系数，μ =0.60～ 0.62
流体力学课件5章孔口、管嘴出流
20
5.2 管嘴出流
由于zA=H，zB=0，取动能修正系数αA=αB=1.0，代入 2 2 2 pA vA pB vB vB 上式得
H
2g
2g
2g
2 vA 设作用水头 H 0 H 2 g
，pA=pB ) 2g
所以
vB
4
5.1 孔口出流
5.1.1 孔口自由出流
如图5.1所示，水箱中水流从各个方向趋进孔口，由 于水流运动的惯性，流线只能以光滑的曲线逐渐弯曲， 因此在孔口断面上流线互不平行，而使水流在出口后 继续形成收缩，直到距孔口约为d/2处收缩完毕，流线 在此趋于平行，这一断面称为收缩断面，如图5.1中的 c-c断面。 设收缩断面c-c处的过流断面面积为Ac，孔口的面积 Ac 为A，则两者的比值 反映了水流经过孔口后的收缩 A Ac 程度，称为收缩系数，以符号 表示，即 。
2 v0 令 H0 H 2g
vc2 he c 2g
，代入上式整理得
6
5.1 孔口出流
收缩断面流速
vc 1 1 c 2 gH0 2 gH0 （式5.1）
孔口出流量
Q vc Ac A 2 gH0 A 2 gH0 （式5.2）
式中 H0——孔口的作用水头，如v0≈0，则H0≈H； ζc——孔口的局部阻力系数，根据实测，对圆形 薄壁小孔口ζc=0.06； 1 φ——孔口的流速系数，从公式可得 1 ， c 对圆形薄壁小孔口ζc=0.06， 所以 1 1 0.97 1 c 1 0.06
图5.2 孔口淹没出流
9
5.1 孔口出流
现以通过孔口形心的水平面作为基准面，列出水箱两 侧水面1-1与2-2断面的能量方程式 2 p1 1v12 p 2 2 v2 H1 H2 hw 2g 2g
5.2 管嘴出流
由于zA=H，zB=0，取动能修正系数αA=αB=1.0，代入 2 2 2 pA vA pB vB vB 上式得
H
2g
2g
2g
2 vA 设作用水头 H 0 H 2 g
，pA=pB ) 2g
所以
vB
4
5.1 孔口出流
5.1.1 孔口自由出流
如图5.1所示，水箱中水流从各个方向趋进孔口，由 于水流运动的惯性，流线只能以光滑的曲线逐渐弯曲， 因此在孔口断面上流线互不平行，而使水流在出口后 继续形成收缩，直到距孔口约为d/2处收缩完毕，流线 在此趋于平行，这一断面称为收缩断面，如图5.1中的 c-c断面。 设收缩断面c-c处的过流断面面积为Ac，孔口的面积 Ac 为A，则两者的比值 反映了水流经过孔口后的收缩 A Ac 程度，称为收缩系数，以符号 表示，即 。
2 v0 令 H0 H 2g
vc2 he c 2g
，代入上式整理得
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5.1 孔口出流
收缩断面流速
vc 1 1 c 2 gH0 2 gH0 （式5.1）
孔口出流量
Q vc Ac A 2 gH0 A 2 gH0 （式5.2）
式中 H0——孔口的作用水头，如v0≈0，则H0≈H； ζc——孔口的局部阻力系数，根据实测，对圆形 薄壁小孔口ζc=0.06； 1 φ——孔口的流速系数，从公式可得 1 ， c 对圆形薄壁小孔口ζc=0.06， 所以 1 1 0.97 1 c 1 0.06
图5.2 孔口淹没出流
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5.1 孔口出流
现以通过孔口形心的水平面作为基准面，列出水箱两 侧水面1-1与2-2断面的能量方程式 2 p1 1v12 p 2 2 v2 H1 H2 hw 2g 2g
第五章 孔口、管嘴出流和有压管路
(2)管嘴长度l=(3～4)d。
5.2.4 其他形式管嘴
工程上为了增加孔口的泄水能力或为了增加(减少)出 口的速度，常采用不同的管嘴形式
(1)圆锥形扩张管嘴 （θ=5～7° ） (2)圆锥形收敛管嘴 （较大的出口流速 ） (3)流线形管嘴 （阻力系数最小 ）
孔口、管嘴的水力特性
5.3 有压管路恒定流计算
1
从 1→2 建立伯努利方程，有
v2 H 0 00 n 2g 2g 2g
l (3 ~ 4)d
0v0 2
v 2
H
c
0 d
2
0
1 v n
2 gH0 n 2 gH0
c
2
n 0.5
式中：
1 n n
1
n 为管咀流速系数， n 0.82
pc
0.75H 0
对圆柱形外管嘴：
α=1， ε=0.64， φ=0.82
5.2.3 圆柱形外管嘴的正常工作条件
收缩断面的真空是有限制的，如长江中下游地区， 当真空度达7米水柱以上时，由于液体在低于饱和蒸汽 压时会发生汽化 。 圆柱形外管嘴的正常工作条件是： (1)作用水头H0≤9米；
5.2 管嘴出流
一、圆柱形外伸管嘴的恒定出流
计算特点: 出流特点:
hf 0
在C-C断面形成收缩，然后再扩大，逐步充满 整个断面。 1
l (3 ~ 4)d
H
c
0 d
2
0
c
2
1
在孔口接一段长l=(3～4)d的 短管，液流经过短管并充满出口 断面流出的水力现象成为管嘴出 流。 根据实际需要管嘴可设计成： 1）圆柱形：内管嘴和外管嘴 2）非圆柱形：扩张管嘴和收缩 管嘴。
《流体力学》第五章孔口管嘴管路流动
2g
A
C O
C
(C
1)
vc2 2g
(ZA
ZC )
pA
pC
Av
2 A
2g
令
H0
(Z A
ZC )
pA
pC
AvA2
2g
§5.1孔口自由出流
1
则有
vc
c 1
2gH0
H0
(Z A
ZC )
pA
pC
AvA2
2g
H0称为作用水头,是促使
力系数是不变的。
§5.4 简单管路
SH、Sp对已给定的管路是一个定数，它综合 反映了管路上的沿程和局部阻力情况，称为 管路阻抗。
H SHQ2
p SpQ2
简单管路中，总阻力损失与体积流量平方成 正比。
§5.4 简单管路
例5-5：某矿渣混凝土板风道，断面积为1m*1.2m, 长为50m，局部阻力系数Σζ=2.5，流量为14m3/s, 空气温度为20℃，求压强损失。
2v22
2g
1
vc2 2g
2
vc2 2g
令 H0 (H1 ζH12:局)液部体p阻1 经力p孔2系口数处1v的122g1 2v22
1
H1 H
H2
2
2
H0 (1 2 ) 2vcg2突ζ然2:液扩体大在的收局缩部断阻面力之系后数 C
C
§5.2 孔口淹没出流
1
c 1
2gH0
Q A 2gH0 A 2gH0
出流
H0
流体力学 水力学 孔口和管嘴出流与有压管流ppt课件
V2 2g
h j
V2 2g
则 H l V2 V2 V2 l
d 2g
2g 2g d
2021/3/30
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15
则
V
1
2gH
l
d
令
/ c
1/
l —短管淹没出流的流量系数
d
则 QVA /A2gH c
这就是短管淹没出流的水力计算的基本公式。
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16
(三) 短管自由出流与淹没出流计算之异同
20
Zs Z
虹吸管是一种压力管，顶部弯曲且其高程高于 上游供水水面。其顶部的真空值一般不大于7-8m
水柱高。虹吸管安装高度Zs越大，顶部真空值越大。
虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。 虹吸管长度一般不长，故按短管计算。
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21
例54：虹吸管l长lABlBC 20m30m50m， 直径d 200mm。两水池水位H差1.2m，已知:
＝0.03，进口e 0.5，出口s 1.0，弯头 1的 1＝0.2，弯头 2、3的2＝3＝0.4，头4的4＝0.3，
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8
长管：凡局部阻力和出口速度水头在总的阻力 损失中，其比例不足5％的管道系统，称为水 力长管，也就是说只考虑沿程损失。
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9
§2 有压管流的水力计算
一、短管的水力计算
所谓短管是指局部水头损失和流速水头之和占沿程 水头损失的5%以上，在计算时两者不能被忽略的管 道，它又分为自由出流和淹没出流。
2021/3/30
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有压管流与孔口管嘴出流课件
压力与能量损失
压力是流体流动的动力来源，能量损失则是 流体在流动过程中因克服阻力而消耗的能量 。
压力是流体流动的重要参数，它提供了使流 体克服阻力而流动的动力。在有压管流中， 压力的损失通常是由于流体在流动过程中因 摩擦阻力而消耗的能量。这种能量损失可以 通过计算流体在管道中流动时的压差来衡量 。了解压力和能量损失对于优化管道设计和
提高流体输送效率具有重要意义。
03
孔口管嘴出流原理
孔口出流
孔口出流是一种液体通过孔口自由出流的流动方式。
孔口出流是流体在压力作用下，通过管道中的孔口流出的一种流动方式。孔口可以是圆形、方形或其 他形状，其尺寸和形状对出流流量和流动特性有重要影响。在孔口出流中，流体在孔口处受到压力的 作用，克服流动阻力，以一定的速度流出。
流速与流量
流速是指流体在单位时间内流过的距 离，流量则是指单位时间内流过某一 横截面的流体体积。
VS
流速是描述流体流动快慢的物理量， 通常以单位时间内流体流过的距离表 示。流量则是描述流体流动规模的物 理量，表示单位时间内流过某一横截 面的流体体积。在有压管流中，流速 和流量受到管道形状、尺寸、流体性 质以及压力等因素的影响。
01
水利工程
有压管流与孔口管嘴出流在水利工程中有着广泛的应用，如水力发电、
灌溉系统、排水系统等。通过合理设计，可以确保水流在管道中顺畅流
动，满足工程需求。
02
建筑给排水
在建筑给排水系统中，有压管流与孔口管嘴出流技术的应用可以有效控
制水流，保证供水稳定和排水通畅。合理设计管道系统，能够提高建筑
的使用舒适度和安全性。
理论分析。
实验研究
通过实验验证有压管流与孔口 管嘴出流的理论分析结果，并
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上的沿程当量系数。（
e
l 2d
）
5.2.1 厚壁孔口出流的速度和流量
v1 1 2 p1 1 2gH C v 2gH
q vA vC vA2 g H C qA2 g H
5.2.2 厚壁孔口出流系数
收缩系数 C c ： Cc 1
1
阻力系数 ： 123 0.5
流速系数 C v
：
Cv
1
1
防止泵前气穴的方法： 1. 降低吸水高度； 2. 降低吸水管、吸油管的局部沿程阻力； 3. 加大管径以降低流速；4.减少进水管输送长度。
5.5 相似原理
5.5.1 相似概念
力学相似是指实物流动与模型流动在对应点上物理量都 应该有一定的比例关系，具体包括几何相似、运动相似 及动力相似： 1）几何相似： 即模型流动与实物流动有相似的边界形 状，一切对应的线性尺寸成比例。
流量系数 C v ： Cq Cv
0.82 0.82
5.3 几种孔口出流性能比较
出 口 面 积 和 器 积壁 不上 等Cq的 时面 大 ， 小 并 不 代 小表 。
为什么厚壁孔口流量大于薄壁孔口流量？
5.4 机械中的气穴现象
5.4.1 气穴概念
气穴产生的条件：局部地区的高速和低压。
5.4.2 节流气穴 5.4.3 泵进口处的气穴
速度比例尺 时间比例尺 加速度比例尺
流体力学第五章 孔口出流
第五章 孔口出流
孔口出流
孔口出流（orifice discharge）： 在容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象
就称为孔口出流，
薄壁孔口出流：L/d2 厚壁孔口出流：管嘴出流
一、分类
1.根据d/H的比值：大孔口、小孔口
大孔口（big orifice） ：当孔口直径d（或高度e）与孔 口形心以上的水头高H的比值大于0.1，即d/H>0.1时，需
如果用无上标的物理量符号来表示实物流动，用有 上标“′”的物理量符号表示模型流动。则有下述比例尺：
长 度 比 例尺 l ： ll
面 积 比例 AA A尺 ll22： l2 体 积 比例 VV V尺 ll33： l3
2）运动相似：即实物流动与模型流动的流线应该几何相似， 而且对应点上的速度成比例。
流量系数 C q ：
Cq
qV qT
0.62
流速系数 C v
0.97
5.2 厚壁孔口出流
厚壁孔口：
2 l 4 d
与小孔口出流对比，其特点特点：
1. 厚壁孔口只有内收缩而无外 收缩，此时收缩系数CC=1
2. 总局部阻力系数包括三部分：a) 入口系数（相当于薄壁孔口
出流；b) c-c断面后扩张阻力系数（可按突扩计算），c) 后半段
3.根据孔口水头变化情况，出流可分为：恒定出流、非恒定出流
恒定出流（steady discharge）：当孔口出流时，水箱中水量如能得到 源源不断的补充，从而使孔口的水头不变，此时的出流称为恒定出流。
非恒定出流（unsteady discharge）：当孔口出流时，水箱中水量得不 到补充，则孔口的水头不断变化，此时的出流称为非恒定出流。
5.1 薄壁孔口出流
l 2 d
一般孔口边缘呈刃口形 状，各种结构形式的阀 口大多都属于薄壁小孔 类型。
5.1.1 孔口出流的速度和流量计算
收缩系数
Cc
Ac A
在1-1,C-C断面列伯努利方程：
p1 v12 pc vc2 vc2 g 2g g 2g 2g
根 据 连 续 v1A方 1vc程 Ac C ： cvcA
所以v1， CcD d2vc，pc p2，代入伯努利 理方 得程，整
1
2p
vc
1
Cc2
d
4
D
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和
（ 1）对于小 d孔 D，口 有 d： 40 D
出流速度 v c
简化为：
vc
1
1
2 pCv
2p
其中： C v
1
1
称为流速系数。
流量为：qvA cvcC cA vcC cC vA2 pC qA2 p
流量系数 C q ： 实际流量与理想流量之比。
流量为：qV
CqA
2p
CqA
2gH
（1）
而理想流量：
qT A
2p A
2gH （2）
比较（1）、（）两式：
Cq
qV qT
可见，只qV 要 ，测 测H得 和 得 A就可以C得 q。到
收缩系数
Cc
：
Cc
Cq Cv
0.64
阻力系数
：
1 Cv2
1
0.06
其中： Cq CcCv
Cc
1
称为流量系数。
2）若d与D差距不大，则为大孔口出流
收缩系数为其经验公式
Cc
0.630.37
d
4
D
出流速度为
2p
2gH
vc
1Cc2D d4
1Cc2D d4 Cv
2gH
流速系数
Cv
1
1
Cc2
d D
4
流量为 流量系数
2gH
qvAcvcCcA 1Cc2D d4 CqA2gH
Cq CcCv
Cc
1
Cc2
d 4 D
5.1.2 孔口出流系数
一、流速系数
C
:
v
实际流速与理想流速之比，
孔口阻力系数越大，实际流速越小，流速系数也就越小。
出流速度
：vc
1
1
2 pCv 2 pCv 2gH（1）
而理想流速为 ：vT
2p
2gH
（2）
比较（1）、（2）两式：
Cv
vc vT
流速系数的测定 应注意到：孔口出流进入大气后即成平抛运动。
自由出流（free discharge）：若经孔口流出的水流直接进入空气中，
此时收缩断面的压强可认为是大气压强，即pc=pa，则该孔口出
流称为孔口自由出流。 淹没出流（submerged discharge）：若经孔口流出的水流不是进入 空
气，而是流入下游水体中，致使孔口淹没在下游水面之下，这 种情况称为淹没出流。
二、管嘴出流：在孔口周边连接一长为3~4倍孔径的短管，水 经过短管并在出口断面满管流出的水力现象，称为管嘴出流。
圆柱形外管嘴：先收缩后扩大到整满管。
圆锥形扩张管嘴：较大过流能力，较低出口流速。 引射器，水轮机尾水管，人工降雨设备。
流线形外管嘴：无收缩扩大，阻力系数最小。水坝泄流
圆锥形收缩管嘴：较大出口流速。水力挖土机喷嘴， 消防用喷嘴。
考虑在孔口射流断面上各点的水头、压强、速度沿孔口高度 的变化，这时的孔口称为大孔口。
小孔口（small orifice ）：当孔口直径d（或高度e）与 孔口形心以上的水头高度H的比值小于0.1，即d/H<0.1时，
可认为孔口射流断面上的各点流速相等， 且各点水头亦相等， 这时的孔口称为小孔口。
2.根据出流条件的不同，可分为自由出流和淹没出流