5局部阻力的计算与管路计算(共用)及应用

5局部阻力的计算与管路计算局部阻力的计算与管路计算是流体力学中的重要内容，用于分析和预测流体在管路中的运动和压力变化。

在进行局部阻力和管路计算时，首先需要了解局部阻力的类型和计算方法，然后根据管路的特性进行整体计算。

局部阻力的计算主要包括三类：弯头、收缩和扩张。

弯头是指管路中出现了10度以上的弯曲部分，会引起流体的离心力和压力损失。

弯头的阻力可通过以下公式进行计算：ΔP=K*(ρ*V²/2)其中，ΔP表示弯头的压力损失，K是弯头的参数，取决于弯曲角度和弯头的形状，ρ表示流体的密度，V表示流体的速度。

收缩是指管路中径向缩小的部分，出现收缩时，流体速度会增加，压力会降低。

收缩的阻力损失可通过以下公式计算：ΔP=K*(ρ*V²/2)其中，K是收缩的参数，取决于缩径比，ρ表示流体的密度，V表示流体的速度。

扩张是指管路中径向扩大的部分，出现扩张时，流体速度会减小，压力会增加。

扩张的阻力损失可通过以下公式计算：ΔP=K*(ρ*V²/2)其中，K是扩张的参数，取决于扩径比，ρ表示流体的密度，V表示流体的速度。

管路计算是通过考虑整个管路的特性，包括管道的长度、直径、流量等，来预测流体在管路中的压力变化和速度分布。

在管路计算中，常用的方法是雷诺数法和图表法。

雷诺数法是根据雷诺数的大小来确定流体是层流还是湍流，并计算相应的压力损失。

当雷诺数小于临界值时，流体为层流，压力损失可以通过以下公式计算：ΔP=f*(L/D)*(ρ*V²/2)其中，ΔP表示压力损失，f表示摩阻系数，L表示管道的长度，D表示管道的直径，ρ表示流体的密度，V表示流体的速度。

当雷诺数大于临界值时，流体为湍流，压力损失可以通过以下公式计算：ΔP=K*(ρ*V²/2)其中，K是湍流的参数，可根据雷诺数大小通过查表得到。

图表法是通过查表或使用计算机软件，根据流体的流量、管道的直径等参数，直接得到压力损失的数值。

局部阻力的计算与管路计算1.局部阻力的计算：在管道系统中，由于管道的弯头、放大器、收缩器、阻流板等局部结构，会引起局部阻力。

为了准确计算流体在这些局部结构处的压降，需要进行局部阻力的计算。

以下是几种常见局部结构的阻力计算方法。

1.1弯头的局部阻力计算：弯头是管道系统中常见的局部结构之一、根据流体力学原理，当流体经过弯头时，由于弯头的存在，流体会受到转向力和离心力的作用，从而引起局部阻力。

弯头的局部阻力可以通过以下经验公式进行计算：ΔP=Kv*(v²/2g)其中，ΔP是弯头的压降，Kv是弯头的局部阻力系数，v是流体的速度，g是重力加速度。

1.2放大器的局部阻力计算：放大器是一种将流体速度增加的局部结构。

在放大器中，流体的截面积会逐渐增大，从而导致速度增加，压降减小。

放大器的局部阻力可以通过以下经验公式进行计算：ΔP=0.5*ρ*(v2²-v1²)其中，ΔP是放大器的压降，ρ是流体的密度，v2是放大器出口处的流速，v1是放大器入口处的流速。

1.3收缩器的局部阻力计算：收缩器是一种将流体速度减小的局部结构。

在收缩器中，流体的截面积会逐渐减小，从而导致速度减小，压降增大。

收缩器的局部阻力可以通过以下经验公式进行计算：ΔP=0.5*ρ*(v2²-v1²)其中，ΔP是收缩器的压降，ρ是流体的密度，v2是收缩器出口处的流速，v1是收缩器入口处的流速。

1.4阻流板的局部阻力计算：阻流板是一种将流体分割的局部结构。

当流体通过阻流板时，会因为流体通过的流道变窄而引起阻力。

阻流板的局部阻力可以通过以下经验公式进行计算：ΔP=0.5*ρ*(v²-v1²)其中，ΔP是阻流板的压降，ρ是流体的密度，v是阻流板后的流速，v1是阻流板前的流速。

2.管路计算：在管道系统设计中，需要计算整个管道系统的压降和流量。

以下是常见的管路计算方法。

2.1管道的阻力计算：管道本身会引起流体的阻力。

第四节管道内的局部阻力及损失计算在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。

此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。

这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。

因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。

4.4.1 局部损失的产生的原因及计算一、产生局部损失的原因产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。

这里结合几种常见的管道来说明。

（）（）图4.9 局部损失的原因对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。

进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。

在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。

另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。

局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。

图4.9（）给出了弯曲管道的流动。

由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的压力。

在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。

综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。

当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。

局部阻力计算公式
1局部阻力计算
局部阻力是指流体空气中一个几何体该空气的受到的抵抗的力，是电气学中抵制物体在流动中前进的一种力，是物体在流动时受到的反作用力。

通常情况下，它是通过流体总摩擦力(称作局部摩擦力)求出来的，而局部摩擦力与流体流量和几何体相关，即局部阻力可由流量和几何体确定。

2局部阻力计算公式
局部阻力计算公式由一下两个式子联合组成：
第一个公式是局部摩擦力公式，它表示局部摩擦力与几何体和流速成正比：
τ=μ·A·V
τ是局部摩擦力，μ是流体的粘度，A是几何体的表面积，V是流速。

第二个公式是局部阻力与局部摩擦力的关系公式：
F=2·τ·L
F是局部阻力，τ是局部摩擦力，L是几何体的长度。

3局部阻力的应用
局部阻力的应用十分广泛，主要包括大气动力学分析，鼓风机的性能测试，喷管的效率评估，飞机或者车辆空气动力学分析。

局部阻力在风洞实验、汽车空力实验、空气梯度热交换、火花塞排放检测等方向也有着重要的作用。

此外，局部阻力的计算对对其他设计和分析都提供了重要的技术支持，如通风学研究、涡轮进气道研究以及翼表面设计等。

总之，局部阻力计算公式是非常重要的，它可以用于几何体在流体空气中受到的抵抗力，广泛应用于不同的科学研究和技术分析中，对不同的研究有重要的技术支持。

局部阻力的计算与管路计算共用一、局部阻力的计算局部阻力是流体在管道内流动过程中，由于管道构造、管道衔接、流动物体等原因造成的阻力。

常见的局部阻力有管口局部阻力、变径局部阻力、管弯局部阻力等。

1.管口局部阻力的计算管口局部阻力是指流体通过管道的过程中，由于管口的存在而产生的阻力。

计算管口局部阻力可以使用以下公式：Δp=K*(ρ*v^2)/2其中，Δp是管口局部阻力，K是管口阻力系数，ρ是流体密度，v 是流速。

根据实际情况，可以通过实验或经验法确定阻力系数K的值。

2.变径局部阻力的计算变径局部阻力是指管道内出现的截面变化（如管径变化）而引起的阻力。

计算变径局部阻力可以使用以下公式：Δp=ξ*(ρ*v^2)/2其中，Δp是变径局部阻力，ξ是阻力系数，ρ是流体密度，v是流速。

阻力系数ξ可以根据标准图表或实验数据确定。

3.管弯局部阻力的计算管弯局部阻力是指管道中弯曲部分的存在而引起的阻力。

计算管弯局部阻力可以使用以下公式：Δp=α*(ρ*v^2)/2其中，Δp是管弯局部阻力，α是阻力系数，ρ是流体密度，v是流速。

阻力系数α可以根据标准图表或实验数据确定。

二、管路计算管路计算是指对管道系统中的流体流动进行分析和计算，包括流量计算、压降计算和选择管道尺寸等方面。

1.流量计算流量计算是指确定管道中的流体流量。

根据连续性方程，可以使用以下公式计算流量：Q=A*v其中，Q表示流量，A表示流体通过截面的面积，v表示流速。

2.压降计算压降计算是指确定流体在管道中的压力损失。

可以使用以下公式计算：Δp=f*(L/D)*(ρ*v^2)/2其中，Δp表示压降，f表示摩擦阻力系数，L表示管道长度，D表示管道直径，ρ表示流体密度，v表示流速。

摩擦阻力系数f可以根据流体性质和管道壁面状况等确定。

3.选择管道尺寸根据流量计算和压降计算的结果，可以选择合适的管道尺寸。

一般来说，通过确定流量和压降，可以使用管道阻力图或经验公式来选择合适的管道尺寸。

管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。

一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：ΔPm=λν2ρl/8Rs对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为：ΔPm=λν2ρl/2D圆形风管单位长度的摩擦阻力(比摩阻)为：Rs=λν2ρ/2D以上各式中λ————摩擦阻力系数ν————风管内空气的平均流速，m/s;ρ————空气的密度，Kg/m3;l ————风管长度，mRs————风管的水力半径，m;Rs=f/Pf————管道中充满流体部分的横断面积，m2；P————湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m；D————圆形风管直径，m。

矩形风管的摩擦阻力计算我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的，为利用该图进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。

再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。

当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种；流速当量直径：Dv=2ab/(a+b)流量当量直径：DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25在利用风阻线图计算是，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形中的空气流速去查出阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。

二、局部阻力当空气流动断面变化的管件(如各种变径管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件(弯头)流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风口)都会产生局部阻力。

局部阻力按下式计算：Z=ξν2ρ/2ξ————局部阻力系数。

局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例，在设计时应加以注意，为了减小局部阻力，通常采用以下措施：1. 弯头布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。