应用流体力学应用流体力学 (50).pdf

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1、7.7 局部阻力系数第七章引 入 局部阻力产生的原因(1)当流体流过局部障碍时，由于惯性作用，流体与壁面脱离，其间形成的漩涡区，漩涡区流体强烈紊动，消耗大量能量；(2)漩涡区质点不断被主流带到下游，加剧下游一定范围内紊动，从而加大能量损失；(3)局部障碍附近，流速分布不断调整，也将造成局部损失。突然扩大突然缩小闸阀三通汇流管道弯头管道进口分离区分离区分离区分离区分离区分离区分离区流体输送过程中受到的阻力除了等截面直圆管内的沿程阻力，还有配件（管件）处的局部阻力。引 入 计算水头损失的核心沿程阻力系数计算水头损失的核心局部阻力系数22jvhg=22fl vhdg=7.7.1 突扩圆管的局部阻力系

2、数7.7.2 工业常用管件的局部阻力系数7.7.3 减小局部阻力的措施7.7 局部阻力系数7.7.1 突扩圆管的局部阻力系数 突扩圆管模型：上游小管：A1、v1v2v12-2 断面：p2A1A21-1断面：形心处压强，p1 下游大管：A2、v2 控制方程：221122121 222wppvvzzhgggg+=+v2v1A1A2列1-2断面的伯努利方程：7.7.1 突扩圆管的局部阻力系数221122121 222wppvvzzhgggg+=+控制方程：列1-2断面的伯努利方程：z1=z2v2v1A1A27.7.1 突扩圆管的局部阻力系数 控制方程：列1-2断面的伯努利方程：hw1-2=hv2v1

3、A1A2221122121 222wppvvzzhgggg+=+z1=z27.7.1 突扩圆管的局部阻力系数 控制方程：列1-2断面的伯努利方程：2212122ppvvhgg=+v2v1A1A2hw1-2=h221122121 222wppvvzzhgggg+=+z1=z27.7.1 突扩圆管的局部阻力系数 控制方程：控制体：扩处断面1-1、突扩下游缓变流断面2-2以及管壁所包围的区域 环形面1-1压强p环；控制体v2v1 2-2断面：p2p环p2p1列轴线方向动量方程：()-sin12FPPP TG=+环T0，轴方向分量（水平）Gsin=0 1-1压强：p1，壁面摩擦力：T=0A07.7.1

4、 突扩圆管的局部阻力系数 控制方程：()122221p Ap AQ vv=实验结果：11112=PPp Ap Ap A+=+环环环1=pp环列轴线方向动量方程：控制体v2v1p环p2p1()1222=+=环12FPPPp Ap A07.7.1 突扩圆管的局部阻力系数 控制方程：2212122ppvvhgg=+()122221p Ap AQ vv=控制体v2v1A1A21122Qv Av A=()2122vvhg=包达-卡诺公式：（1）（2）（3）（4）7.7.1 突扩圆管的局部阻力系数 控制方程：()2122vvhg=控制体v2v1A1A21212AvvA=2121AvvA=联立2221111

5、2122AvvhAgg=21121AA=22222221122AvvhAgg=联立22211AA=突扩圆管局部阻力系数的理论计算式7.7.1 突扩圆管的局部阻力系数 局部水头损失计算通式：22jvhg=式中=f(Re,边界条件），称为局部阻力系数，一般由实验确定。7.7.1 突扩圆管的局部阻力系数石油工业常用的局部阻力系数7.7.2 工业中常用管件的局部阻力系数 实际管件的局部阻力系数:实际管件的局部水头损失计算流程判断局部管件类型查局部阻力系数表得到0判别流态00.022=22=vhg 00=0.022 湍流条件下测得的 实际工况沿程阻力系数()0Re=湍流层流()0Re=(Re)层流局部阻

6、力修正系数00.022=7.7.3 减小局部阻力的措施管道入口：采用平滑的管道入口rd12变截面管道：尽量采取逐渐扩大或缩小的几何设计，以渐变管取代突变管；弯管：可在弯管中加装导流叶片，越靠近内侧其导流叶片可布置得越密以抑制旋涡，降低弯管阻力系数；37.7.3 减小局部阻力的措施三通：可在三通管中加装分流或合流板，或者在分支管与合流管连接处加装折角等；4整体布局：应尽可能保持经济流速范围，同时减少弯、折、分支、合流等流动突变结构。5折角折角分流板合流板7.7.3 减小局部阻力的措施小结重要概念重要公式 减少局部阻力的措施 局部阻力系数 局部阻力 局部水头损失 实际管件的局部阻力系数 局部水头损失00.022=湍流()0Re=层流22=vhg