管道局部损失的原因及分析方法

产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难全面概括。这里结合几种常见的管道来说明。

对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道，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，出现一系列的旋涡。随着流体流动截面面积的不断扩张，直到截面处流体充满整个管截面。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地转换成热能，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摩擦和撞击。局部损失就发生在旋涡开始到消失的这段距离上。

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交替流动。

结合实际管道分析损失的原因。图8-26是金海泵站进水管与母管的垂直截面图，从入口到母管即是一个突然扩张的过程。流体从小管道突然进入大管道，出现了一系列旋涡，并伴随着能量损失。

图8-26 进水管与母管的垂直截面图(www.xing528.com)

图8-27 弯曲截面速度矢量图

图8-27是南汇管道发生弯曲的一段管道的速度矢量图。在管壁的外侧，压强先增加后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内侧底面有类似螺旋状的交替流动。

综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。在测量局部损失的实验中，实际上也包括了沿程损失。