12.2 实验原理

虹吸管是简单管道的一种。其特点是有一段管道高出进水口的水面，如图12.1所示。虹吸管的工作原理是：当水流通过虹吸管时，先将管内空气排出，使管内形成一定的真空度，由于虹吸管进口处水流的压强大于大气压强，因此在管内外形成压强差，在此压强差的作用下，使水流由压强大的地方流向压强小的地方，上游的水便从管口上升到管的顶部，然后流向下游，只要保证在虹吸管中有一定的真空度以及一定的上下游水位差，水就会不断的由上游通过虹吸管流向下游。

图12.1 虹吸管示意图

虹吸流动仍然遵循能量转换原理，如图12.1所示的虹吸管，如果要求虹吸管的出流量，可以写虹吸管进口断面1—1和出口断面3—3的能量方程，可得流量的计算公式为

式中：μ=1/1+λL/d+∑ζ称为流量系数；L为虹吸管的长度；λ为沿程阻力系数；∑ζ为断面1—1至断面3—3的局部阻力系数之和（不包括出口的阻力系数1.0）。

式（12.1）即为虹吸管出流的流量公式。

如果要求虹吸管的压强沿程分布，则可以写出上游断面1—1与虹吸管任意断面的能量方程，例如要求图12.1中断面2—2的压强，则由能量方程可得

式中：p_a为大气压强；p₂为断面2—2的压强；γ为水的重度；h_s为液面距断面2—2管中心的高度，即虹吸管的安装高度；l为虹吸管进口至断面2—2管的长度；∑ζ_1-2为进口到断面2—2的局部阻力系数之和。