流體力學參數(流體流動阻力系數)

沈女士通過壓頭和濾失量計算兩個專題，初步探討了流體運動的機理。本期，參數女士再次回到流體運動研究的話題，分析計算流阻或風阻，用風阻連接圖代替實際管路，簡化電機風路計算。

對管道流阻或風阻兩個專題的研究表明，當：流體通過管道時，無論是摩擦損失還是局部損失，對應的壓降都可以用流體的動壓作為基值來表示。

p= /gV2/2……(1)

——公式(1)中的局部損耗系數

伽馬——重度(北/s3)

g—— 9.81 (m/s2)

V——流速(米/秒)

設s為管道的橫截面積，q為流速，等式(1)可寫成

p= /gV2/2=/2gS2(SV)2=/2gS22=Z2

即 p=Z2……(2)

在公式(2)中，Z=/2gS2稱為管道的流動阻力；如果流體是氣體，則稱為風阻；不同類別對應的損失分別稱為摩擦阻力、擴展風阻、減小風阻、轉向風阻、進口風阻和出口風阻。

具有流阻或風阻的串并聯氣體通過管道時，通常會有一種以上的損耗，即經過幾個風阻后，可以串聯、并聯或串并聯。在計算和研究通風問題時，通常用風阻連接圖代替實際管道，稱為風路圖。

串聯風路圖1所示的管道可以用風路圖2代替，其中Z1為進口風阻，Z2為擴展風阻，Z3為轉彎風阻，Z4為減小風阻，Z5為出口風阻。

如果管道較長，還應考慮與管壁的摩擦，即摩擦風阻Z6(圖中未顯示)。

圖2中所示的通過每個風阻的氣流是相同的，也就是說，這些風阻在風路徑中串聯。

根據(2)，,公式，氣體流經整個管道或風道所需的總壓力等于各部分壓力損失之和，因此

ZdQ2=Z1Q2Z2Q2Z3Q2Z4Q2Z5Q2

ZD=Z1 Z2 Z3 Z4 Z5……(3)

當n次風過時

Zd=Z1 Z2 Z3 ……鋅=鋅……(4)

因此，當風路徑串聯時，組合風阻是所有風阻部分的總和。

串并聯風道圖3為串并聯管道。

圖4顯示了它的風路。

第一分支的壓降

p=ZQ2……(5)

在公式(5)中，z I=z2 z3

支路中的壓降

p=ZQ2……(6)

在公式(6)中，Z =Z4Z5Z6

由于分支一和分支二具有共同的入口和出口，所以兩個分支的壓降相等，即

p=p=p=ZdQ2……(7)

ZD=p/Q2=ZQ2/(QQ)2=Z/(1 Q/Q)2

=Z/(1Z/Z)2=1/(1/Z1/Z)2

如果并聯有n個風阻，等效風阻為

ZD=1/(1/Zn)2……(8)

因此，圖4顯示了風路徑Z=Z1 Zd Z7 Z8的合成風阻。

綜合計算，電機內流體帶走的損耗為p(單位：kW)，根據能量守恒關系所需的冷卻介質總流量為

q=p/(Caa)(m3/s) ……(9)

在公式(9)中，冷卻介質Ca——對于空氣的比熱(j/m)為1100j/m。

a——冷卻介質通過電機后的溫升()，一般為15 ~ 20

在上面的討論中，管道或風路簡化為流阻或風阻網絡圖，合成流阻或風阻Z以類似電路圖的形式通過串并聯求解得到，因此維持流量Q需要補充的流體壓力(從入口到出口的壓降)為

p=ZQ2 .……(10)

由此可見，研究流體運動的核心是流速和流體壓力