连续突变管道流动局部水头损失建模研究

方 斌

(上海飞机设计研究院，上海 201210)

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管道设计在动力燃油系统、水利设施、农业以及工业管道中应用十分广泛，在工程应用中管道系统通常比较复杂，流体在复杂管道中流动存在不同程度的流动损失，包括沿程阻力损失和突变管道部位的局部阻力损失等，其中突变管道部位的局部阻力损失最为严重，而流体的水头损失一直是管道工程设计人员所关注的问题，因此对突变管道部位的局部阻力损失的研究具有重要的实际意义[1]。

由于突变管道流动水头损失对管道系统设计具有重要影响，目前已经有大量针对突变管道流动特性的研究。门宝辉[2]通过实验研究了突扩管道的局部阻力系数随管径比的变化情况，并用理论推导的方法表明突扩管道的局部阻力系数不仅与管径比有关，还与流体速度有关，但未指明局部阻力系数与流体速度的具体关系。张俊婷和许自顺等人[3-4]通过数值计算的方法对突扩、突缩以及渐变管道的局部阻力损失系数进行了研究，其研究结果表明突扩管道的局部水头损失系数随着雷诺数的增大而增大，随管径比值的增大而减小；但其研究结论同样未指出局部水头损失系数与雷诺数和管径比之间的具体变化关系，同时其数值计算结果并未设计实验验证，计算结果的准确性有待研究。王战辉等人[5]通过数值模拟的方法研究了突扩管道在不同管径比和进口流速下流场中压力和速度分布情况，研究结果表明，在截面突变处流动出现死区，并且突扩截面前后压差随管径比和进口速度的增大而增大。……