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流动仪水力现象局部阻力损失机理如何?

内容概况:为了减小局部阻力损失,在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线型,以避免旋涡的形成,或使旋涡区尽可能小。如欲减小本实验管道的局部阻力,就应减小管径比以降低突扩段的旋涡区域;
      流动演示仪 I-VII型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十余种内、外流的流动图谱。据此对局部阻力损失的机理分析如下:
      从显示的图谱可见,凡流道边界突变处,形成大小不一的旋涡区。旋涡是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动,相互摩擦,便消耗了部分水体的自储能量。另外,当这部分低能流体被主流的高能流体带走时,还须克服剪切流的速度梯度,经质点间的动能交换,达到流速的重新组合,这也损耗了部分能量。这样就造成了局部阻力损失。
      从流动仪可见,突扩段的旋涡主要发生在突扩断面以后,而且与扩大系数有关,扩大系数越大,旋涡区也越大,损失也越大,所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的旋涡在收缩断面前后均有。突缩前仅在死角区有小旋涡,且强度较小,而突缩的后部产生了紊动度较大的旋涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。
      从以上分析知。为了减小局部阻力损失,在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线型,以避免旋涡的形成,或使旋涡区尽可能小。如欲减小本实验管道的局部阻力,就应减小管径比以降低突扩段的旋涡区域;或把突缩进口的直角改为园角,以消除突缩断面后的旋涡环带,可使突缩局部阻力系数减小到原来的1/2~1/10。突然收缩实验管道,使用年份长后,实测阻力系数减小,主要原因也在这里。

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