管网的水力计算
由若干条管道组成的闭合环路称为管网。如果已知各管的参数,求各管的流量,则这种就算称为管网的水力计算。
如图所示的是一种最简单的管网,显然,
现在我们规定环路的方向为逆时针方向,
管1,2的流动方向与环路方向一致,而管3,4的流动方向与环路方向相反。
上式可改写为
即环路上各管的水头损失的代数和等于零。各管的水头损失由正、负之分。如果流动方向与环路方向一致,则hf 为正,反之为负。这样,一条管道的沿程水头损失可表示为
式中
显然,hf与V同号。若hf为正,则流速V与环路方向同向,若hf为负,则流速与环路方向反向。
如果各管道的流量Qi是精确解,则环路上的总水头损失等于零,这称为环路闭合条件,即
实际上各管流量是未知的,用上式不能直接解出,这是可使用迭代法,其步骤如下:
①根据各节点的连续性条件,估算各管的流量。
对于图中所示的各节点,连续性方程是
;
此处规定流出节点的流量为正值,流入节点的流量为负值。作为初值,可设各管的流量的绝对值均为0.5Q。
②初设的Qi不满足闭合条件,应作修正。设各管均增加一个微量修正值△Q。修正后的流量Qi+△Q满足闭合条件,即
这里我们略去了二阶微量,由上式得到修正值:
经若干次修正后,可选用适当的参考量K0、Q0,将算式无量纲化,即
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