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超高壓水射流流動過程中壓（yā）力損失的理論分析
時間：2012-11-12 來源： http://www.zslhxx.com
超高壓水射流在形成的過程中，由於各種因素會對水射流初始參數造成影響。因（yīn）此，超高（gāo）壓（yā）水射流在形成（chéng）過程中的壓力損失研（yán）究就（jiù）成為了業（yè）內非常重要的一門課題。以下主要介紹超高壓水射（shè）流流動（dòng）過程中壓力損失（shī）的（de）理論分析。
超高壓水射流流（liú）動過程中壓力損失（shī）的理論分析：
超高壓水（shuǐ）射流形（xíng）成過程的實（shí）質是超高壓水在圓管中的流動，考慮初速為0，壓力為 
的水射（shè）流在圓管中的流動，水（shuǐ）流的流（liú）動（dòng）狀態主要取決於流速 υ ，密度 ρ ，管長 l ，管徑 d ，管壁粗糙度 ε ，壓（yā）力變化 ∆p ，加速度 g ，粘度 μ 和體積彈性模量 K ，這9個物理量（liàng），它們的量綱分別為：
、
、L、L、L、
、
、
、，其（qí）中的基本量綱有3個（gè），M、L、T，因此可以用（yòng）6個無量綱積來（lái）描述（shù）水流的運（yùn）動（dòng）狀（zhuàng）態。選取 ρ 、 υ 、 d 為不能組成無（wú）量綱數的物理變量，則可求出以下6個無量綱（gāng）積（jī）。
的水射（shè）流在圓管中的流動，水（shuǐ）流的流（liú）動（dòng）狀態主要取決於流速 υ ，密度 ρ ，管長 l ，管徑 d ，管壁粗糙度 ε ，壓（yā）力變化 ∆p ，加速度 g ，粘度 μ 和體積彈性模量 K ，這9個物理量（liàng），它們的量綱分別為：、、L、L、L、、、、，其（qí）中的基本量綱有3個（gè），M、L、T，因此可以用（yòng）6個無量綱積來（lái）描述（shù）水流的運（yùn）動（dòng）狀（zhuàng）態。選取 ρ 、 υ 、 d 為不能組成無（wú）量綱數的物理變量，則可求出以下6個無量綱（gāng）積（jī）。
、
、
、
、
、
所以水流的運（yùn）動（dòng）狀態可由以下函數描述：
公式(1)引入Froude數
、Reynolds數
，以及馬赫（hè）數（shù）
，
、Reynolds數，以及馬赫（hè）數（shù），從公式(1)可以得到
(公式2)
(公式2)從公式(2)可以看出，在水（shuǐ）流的流動過程中，壓力變化與流體密度、水流速度的平方成正比。在超高壓水射流（liú）形（xíng）成（chéng）過程中，由於重力的影響極小，所以可以忽略 Fr 對壓力降低的影響，而通常噴嘴長度遠小於管道長度，於是可以忽略水流在噴嘴中運（yùn）動引起的壓力變化。另外，考慮到（dào）水流在進入噴嘴之前的流速遠低於（yú）水（shuǐ）的聲速，所以（yǐ）還可（kě）以忽略（luè）馬赫數 Ma 的影響。基於以上分析，可以認為（wéi）水流在圓管中流動時，壓力變化主要是由Reynolds數Re和（hé）管道（dào）參數決（jué）定，即：
(公式3)當水流為理想流（liú）體，圓管為光滑管時，水流在流動過程中的（de）能量損失為0，由伯努利方程可以得到：
(公式（shì）4)從公式（shì）(3)(4)可以得出：
。但是實際上水流具有一定粘性，圓管也不（bú）可能做到完全（quán）光滑，所以在水流流動的（de）過程中肯（kěn）定存在壓力損失，
必然大（dà）於1，令流阻係統為 ξ ，則水流（liú）流動過程中的壓力損失
可表（biǎo）示為：
。但是實際上水流具有一定粘性，圓管也不（bú）可能做到完全（quán）光滑，所以在水流流動的（de）過程中肯（kěn）定存在壓力損失， 必然大（dà）於1，令流阻係統為 ξ ，則水流（liú）流動過程中的壓力損失可表（biǎo）示為：
(公式5)考慮（lǜ）有能量損失的伯努利方程：
(公式6)由公式(3)(5)(6)可以得出：
(公式7)由於目前從理論上不能導出 的表達式，所以通常（cháng）根據（jù）實（shí）驗來給出（chū） ξ 的經驗值。
的表達式，所以通常（cháng）根據（jù）實（shí）驗來給出（chū） ξ 的經驗值。- 標簽：
- 理（lǐ）論
- 分析
- 流動
- 過程
- 壓力損失
- 超高壓（yā）水射流
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