流体力学参数(流体流动阻力系数)

沈女士通过压头和滤失量计算两个专题，初步探讨了流体运动的机理。本期，参数女士再次回到流体运动研究的话题，分析计算流阻或风阻，用风阻连接图代替实际管路，简化电机风路计算。

对管道流阻或风阻两个专题的研究表明，当：流体通过管道时，无论是摩擦损失还是局部损失，对应的压降都可以用流体的动压作为基值来表示。

p= /gV2/2……(1)

——公式(1)中的局部损耗系数

伽马——重度(北/s3)

g—— 9.81 (m/s2)

V——流速(米/秒)

设s为管道的横截面积，q为流速，等式(1)可写成

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

即 p=Z2……(2)

在公式(2)中，Z=/2gS2称为管道的流动阻力；如果流体是气体，则称为风阻；不同类别对应的损失分别称为摩擦阻力、扩展风阻、减小风阻、转向风阻、进口风阻和出口风阻。

具有流阻或风阻的串并联气体通过管道时，通常会有一种以上的损耗，即经过几个风阻后，可以串联、并联或串并联。在计算和研究通风问题时，通常用风阻连接图代替实际管道，称为风路图。

串联风路图1所示的管道可以用风路图2代替，其中Z1为进口风阻，Z2为扩展风阻，Z3为转弯风阻，Z4为减小风阻，Z5为出口风阻。

如果管道较长，还应考虑与管壁的摩擦，即摩擦风阻Z6(图中未显示)。

图2中所示的通过每个风阻的气流是相同的，也就是说，这些风阻在风路径中串联。

根据(2)，,公式，气体流经整个管道或风道所需的总压力等于各部分压力损失之和，因此

ZdQ2=Z1Q2Z2Q2Z3Q2Z4Q2Z5Q2

ZD=Z1 Z2 Z3 Z4 Z5……(3)

当n次风过时

Zd=Z1 Z2 Z3 ……锌=锌……(4)

因此，当风路径串联时，组合风阻是所有风阻部分的总和。

串并联风道图3为串并联管道。

图4显示了它的风路。

分支的压降

p=ZQ2……(5)

在公式(5)中，z I=z2 z3

支路中的压降

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，所以两个分支的压降相等，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

如果并联有n个风阻，等效风阻为

ZD=1/(1/Zn)2……(8)

因此，图4显示了风路径Z=Z1 Zd Z7 Z8的合成风阻。

综合计算，电机内流体带走的损耗为p(单位：kW)，根据能量守恒关系所需的冷却介质总流量为

q=p/(Caa)(m3/s) ……(9)

在公式(9)中，冷却介质Ca——对于空气的比热(j/m)为1100j/m。

a——冷却介质通过电机后的温升()，一般为15 ~ 20

在上面的讨论中，管道或风路简化为流阻或风阻网络图，合成流阻或风阻Z以类似电路图的形式通过串并联求解得到，因此维持流量Q需要补充的流体压力(从入口到出口的压降)为

p=ZQ2 .……(10)

由此可见，研究流体运动的核心是流速和流体压力