式中, —流经局部障碍物前后的压强差(或总压差)。
1.突然扩张管道的局部损失计算
由于产生局部损失的情况多种多样以及其流动情况的复杂性,所以对于大多数情况局部损失只能通过实验来确定。只有极少数情况下的局部损失可以进行理论计算。
对于突然扩大的情况,可以通过理论推导得到局部损失的计算公式。流体在如图 4.9 ( ) 所示的突然扩张的管道内流动,由于流体的碰撞、惯性和附面层的影响,在拐角区形成了旋涡,引起能量损失。由图可见,流体到 2截面充满整个管道。取1-1和2-2截面以及侧表面为控制体,并设截面1处的面积为 ,参数为
;截面2处的面积为 ,参数为
,则根据柏
努力方程,有
于是局部损失为
对 1-1和2-2截面运用连续方程,即
对所取得控制面应用动量方程,考虑到 1-1和2-2截面之间的距离比较短,通常可以不计侧表面上的表面力,于是动量方程可写为
将动量方程和连续方程代入的表达式得
令 , ,则局部损失可写为
(4.35) 式中,
分别表示局部损失(阻力)系数。式(4.35)表明,
用公式计算局部损失时,采用的速度可以是损失前的也可以是损失后的,但局部损失系数也不同。由式(4.35)及局部损失系数的表达式可以看出,突然扩大的局部损失系数仅与管道的面积比有关而与雷诺数无关,实际上根据实验结果可知,在雷诺数不很大时,局部损失系数随着雷诺数的增大而减小,只有当雷诺数足够大(流动进入阻力平方区)后,局部损失系数才与雷诺数无关。
下面给出的几种比较常见的局部损失系数的计算,且一般情况下,局部损失系数均指对应发生损失后的速度给出的。 2.渐扩管
流体流过逐渐扩张的管道时,由于管道截面积的逐渐扩大,使得流速沿流向减小,压强增高,且由于粘性的影响,在靠近壁面处,由于流速小,以至于动量不足以克服逆压的倒推作用,因而在靠近壁面处出现倒流现象从而引起旋涡,产生能量损失。渐扩管的扩散角 越大,旋涡产生的能量损失也越大, 越小,要达到一定的面积比所需要的管道也越长,因而产生的摩擦损失
也越大。所以存在着一个最佳的扩散角 。在工程中,一般取
,其能量损失最小。 在
局部损失系数为
左右损失最大。渐扩管的
(4.36)
3.突然缩小管道
图 4.10 突然缩小的管道

