工程流体力学【新】
适用课程: 流体力学Ⅰ(0182000110),流体力学Ⅱ(0182000210),流体力学Ⅲ(0182000310),流体力学Ⅳ(0182000410),工程流体力学(18009000),工程流体力学(18009001),流体力学(18027000),优秀课程(2012)【访问量:2157645】

局部损失

   [1]局部损失产生的原因

              

               管道截面突然扩大

  突然扩大的管件中的流动,如 上图所示。流体从小直径的管道流向大直径的管道时,主流流束先收缩后扩张,在管壁拐角与主流束之间形成旋涡。旋涡在主流束带动下不断旋转, 由于和周围固体壁面、其他流体质点间的摩擦,不断的将机械能转化为热能而耗散;另外,由于随机因素的影响,凸肩部位的旋涡还可能脱落,随主流进入下游,又产生新的旋涡,旋涡的不断脱落和生成也是一个能量耗散的过程。另外,小直径管道中流出的流体速度较高,大直径管道的流体速度较低,二者在流动过程中必然要碰撞,产生碰撞损失。

  截面突然缩小的管道,如下图(a)所示,当流体由大直径管道流入小直径管道时,流束急剧收缩,由于惯性作用主流最小截面并不在细管入口处,而是向后推迟一段距离,其后又经历一个扩大的过程,在上述过程中由于速度分布不断变化,产生新的摩擦,产生能量损失;在流体进入细管之前和缩颈部位存在旋涡区,也将产生不可逆的能量损失。

(a) 管道截面突然缩小             (b)弯管中的流动

   流体在弯管中流动的损失由三部分组成,一部分是由切向应力产生的沿程损失;另一部分是旋涡产生的损失;第三部分则是由二次流形成的双螺旋流动所产生的损失。所有管件的局部损失的大小均可用式计算,但关键是如何确定各种管件的局部损失系数。突扩管件的可用分析方法求得,其它管件只能由实验测定。

  [2]管道截面突然扩大的局部损失

  突扩管件的局部损失可以用分析方法加以推导。取图中1-12-2截面以及它们之间的管壁为控制面,应用动量方程和连续性方程,可求出损失的能量。

按小截面流速与按大截面流速计算的局部损失系数分别为

  

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