通過壓頭和流體損失計(jì)算兩個(gè)專題，與Ms初步探討了流體運(yùn)動(dòng)的機(jī)理，本期Ms再次回到流體運(yùn)動(dòng)研究的主題，分析計(jì)算流阻或風(fēng)阻，用風(fēng)阻連接圖代替實(shí)際管道，簡(jiǎn)化了電機(jī)風(fēng)路的計(jì)算。

管道流阻或風(fēng)阻

兩個(gè)專項(xiàng)研究項(xiàng)目表明，當(dāng)：流體通過管道時(shí)，無論是摩擦損失還是局部損失，相應(yīng)的壓降都可以表示為流體的動(dòng)壓

p=/gV2/2……(1)

公式(1)中——的局部損失系數(shù)

伽馬——嚴(yán)重(北/s3)

g—— 9.81 (m/s2)

V——流速(m/s)

設(shè)s為管道的截面積，q為流量，公式(1)可寫成

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

即 p=Z2……(2)

公式(2)中的Z=/2gS2稱為管道的流動(dòng)阻力；如果流體是氣體，就叫風(fēng)阻；對(duì)應(yīng)不同類別的損失稱為摩擦阻力、增大的風(fēng)阻、減小的風(fēng)阻、轉(zhuǎn)向風(fēng)阻、進(jìn)口風(fēng)阻和出口風(fēng)阻。

流阻或風(fēng)阻的串聯(lián)和并聯(lián)

當(dāng)氣體通過管道時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生一種以上的損耗，即通過幾個(gè)風(fēng)阻，它們可以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)。在計(jì)算和研究通風(fēng)問題時(shí)，通常用風(fēng)阻連接圖代替實(shí)際管道，稱為風(fēng)路圖。

串聯(lián)風(fēng)路

圖1所示的管道可以用風(fēng)路圖2代替，其中Z1為進(jìn)口風(fēng)阻，Z2為膨脹風(fēng)阻，Z3為轉(zhuǎn)向風(fēng)阻，Z4為減少風(fēng)阻，Z5為出口風(fēng)阻。

如果管道較長(zhǎng)，還需要考慮與管壁的摩擦力，即摩擦風(fēng)阻Z6(圖中未顯示)。

通過圖2中所示的每個(gè)風(fēng)阻的流速是相同的，也就是說，這些風(fēng)阻在風(fēng)道中串聯(lián)連接。

根據(jù)(2)，,公式，因?yàn)闅怏w流過整個(gè)管道或風(fēng)道所需的所有壓力等于每個(gè)部分的壓力損失之和，因此，

ZdQ2=Z1Q2Z2Q2Z3Q2Z4Q2Z5Q2

ZD=Z1 Z2 Z3 Z4 Z5……(3)

當(dāng)通過N個(gè)風(fēng)阻時(shí)，

Zd=Z1 Z2 Z3 ……鋅=鋅……(4)

因此，當(dāng)風(fēng)路串聯(lián)時(shí)，合成風(fēng)阻為各部分風(fēng)阻之和。

串并聯(lián)風(fēng)路

圖3示出了串并行流水線。

圖4是風(fēng)路圖。

第一分支的壓降

p=ZQ2……(5)

在公式(5)中，Z1=Z2Z3

支管中的壓降

p=ZQ2……(6)

式(6)中z=Z4 z5 z6

因?yàn)榉种б缓投泄餐娜肟诤统隹?，所以兩個(gè)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/(1Z1/Z)2

如果n個(gè)風(fēng)阻并聯(lián)，等效風(fēng)阻為

ZD=1/(1/Zn)2……(8)

因此，圖4中的風(fēng)路徑的合成風(fēng)阻是Z=Z1 Zd Z7 Z8。

綜合計(jì)算

設(shè)電機(jī)內(nèi)流體帶走的損耗為p(單位：kW)，根據(jù)能量守恒關(guān)系所需的冷卻介質(zhì)總流量為

q=p/(caa)(m3/s)……(9)

在公式(9)中，對(duì)于空氣，Ca——冷卻介質(zhì)的比熱(j/m)為1100 j/m

a——冷卻介質(zhì)通過電機(jī)后的溫升()，一般為15 ~ 20

在上面的討論中，管道或風(fēng)路被簡(jiǎn)化為流阻或風(fēng)阻的網(wǎng)絡(luò)圖，合成的流阻或風(fēng)阻Z以類似回路圖的形式通過串并聯(lián)求解得到，因此維持流量Q所需的補(bǔ)充流體壓力(從入口到出口的壓降)為

p=ZQ2 .……(10)

由此可見，研究流體力學(xué)的核心