《流体力学16》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学16（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第八节 管道流动的局部损失,一、局部损失的一般分析,局部阻力系数,1.层流局部损失,B随局部阻碍的形状而异的常数,局部损失,层流局部阻力系数,局部阻碍的种类主要有过流断面的扩大或收缩，流动方向的改变，流量的合入与分出等几种基本形式，以及这几种基本形式的不同组合。,第八节 管道流动的局部损失,局部损失可概括为四种形式，即涡流损失、变流向损失、撞击损失和加（减）速损失。,从边壁的变化缓急来看，局部阻碍又分为突变的和渐变的两类。,2.紊流局部损失,第八节 管道流动的局部损失,涡流损失,涡流损失是最常见的。流体流过阀门及管道突然变化等情况，如图4-17(a)。,涡流内部、旋转的涡流与壁面之间或涡流间
2、的摩擦都要消耗能量，变成热能和声能，这就是涡流损失。,图4-17 突扩管,第八节 管道流动的局部损失,加（减）速损失,速度分布的重新调整造成的能量损失。,图4-17 渐扩管,第八节 管道流动的局部损失,变流向损失,图4-17 弯管,第八节 管道流动的局部损失,撞击损失,由于流体直接碰撞和利用碰撞而改变流动状态的变形所消耗的损失，称为撞击损失。,局部阻碍的影响长度：在局部阻碍范围内损失的能量，只占局部损失中的一部分，另一部分是在局部阻碍下游一定长度的管段上损耗掉的。这段长度称为局部阻碍的影响长度。,第八节 管道流动的局部损失,第八节 管道流动的局部损失,紊流的局部阻力系数一般说来决定于局部阻碍的
3、几何形状、固体壁面的相对粗糙度和雷诺数。即,第八节 管道流动的局部损失,对于渐变的局部阻碍,当 时，其局部阻力系数可用（4-8-3）式修正,（4-8-3）,式中,第八节 管道流动的局部损失,二、变管径的局部损失,（一）突然扩大,列和断面能量方程,沿流动方向的动量方程,图4-18 突然扩大,分析受力,第八节 管道流动的局部损失,1.作用在断面上的总压力,2.作用在断面上的总压力,3.重力在管轴上的投影,图4-18突然扩大,4.边壁上的摩擦阻力忽略不计,第八节 管道流动的局部损失,沿流动方向的动量方程,将 代入，化简后得:,将上式代入能量方程式,对于紊流，可取,由此可得,第八节 管道流动的局部损失
4、,上式表明，突然扩大的水头损失等于以平均流速差计算的流速水头。,(4-8-4),把（4-8-4）式变换成计算局部损失的一般形式,将 代入（4-8-4）,突然扩大的阻力系数为：,第八节 管道流动的局部损失,第八节 管道流动的局部损失,（二）渐扩管,渐扩管的水头损失由摩擦损失和扩散损失两部分组成。,1.摩擦损失,第八节 管道流动的局部损失,式中,第八节 管道流动的局部损失,2.扩散损失,k与扩散角有关的系数（20时，k=sin）,因此渐扩管的阻力系数为,第八节 管道流动的局部损失,（三）突然缩小,式中 A1缩小前的断面面积； A2缩小后的断面面积,局部损失,阻力系数,第八节 管道流动的局部损失,（
5、四）渐缩管,局部损失,（五）管道进口,第八节 管道流动的局部损失,三、弯管的局部损失,第八节 管道流动的局部损失,弯管,第八节 管道流动的局部损失,分析以上数据，可以看出：,1.R/d对弯管阻力系数的影响很大； 2. R/d（或R/b）较小时，断面形状对弯管阻力系数 影响不大； 3.当R/b较大时，h/b大的矩形断面，弯管阻力系数 要小些。,第八节 管道流动的局部损失,四、三通的局部损失,第八节 管道流动的局部损失,工程上常用的三通有两类：支流对称于总流轴线的“Y”形三通；在直管段上接出支管的“T”形三通。,第八节 管道流动的局部损失,第八节 管道流动的局部损失,五、局部阻力之间的相互干扰,干
6、扰修正系数,第八节 管道流动的局部损失,第九节 减小阻力的措施,一、减小阻力的措施,减小管中流体运动的阻力有两条途径：一是改进流体外部的边界，改善边壁对流动的影响；另一是在流体内部投加极少量的添加剂，使其影响流体运动的内部结构来实现减阻。,1.添加剂减阻,2.改善边壁的减阻,例1 如图所示，设通过一直径为10cm的商用钢管的水流量为0.04m3/s，试求两水池的水位差。已知阀门和弯头的局部损失系数分别为5.7和0.64。,解：根据能量方程式，有,考虑到,所以,（a）,为求沿程阻力系数，需先计算平均速度和雷诺数,所以,商用钢管K0.046,于是相对粗糙度,由莫迪图,总水力损失包括沿程损失和局部损失，局部损失包括管道进口、阀门、两个弯头和管道出口的损失，于是,管道进口,管道出口,考虑到（a）式，有,期中考试,考试时间：2013年11月5日（第10周 星期二 第12节） 考试地点：一教A203,
