通风空调低雷诺数90o弯管阻力系数实验和数值模拟

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1、通风空调低雷诺数90º弯管阻力系数的实验与数值模拟李涛青岛科技大学青岛市松领路中段青岛科技大学机电学院266061，13156290120李安桂西安建筑科技大学西安市雁塔路13号710055摘要：本文利用试验和数值模拟两种手段，对90°弯管进行了研究，分析了管道中的压力分布和速度分布，探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理，测量了局部构件对上下游管段的影响长度，深化了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律的认识，为矩形90°弯管的进一步研究和预测提供了一定根据。关键词：弯管压力损失压力分布局部阻力损失系数NumericalandExperimental

2、StudyofPressureLossCoefficientinHVACFittingsLiTao,QingdaoUniversityofScience&Technology,SonglingRd,Qingdao,266061LiAn’gui,Xi’anUniversityofArchitecture&Technology,YantaRd,Xi’an,710055Abstract：Turbulentflowsinfittingswithoneelbowwerestudiedbysolvingthree-dimensionalReynolds-averagedNa

3、vier-Stokesequationsandexperiment,analyzingpressureandvelocitydistributinginducts,revealingpressurelossmechanism.Theaffectingdistancewasmeasured.Thisstudycannotonlymakeusrealizethehydrodynamiccharacteristicsincombiningbendsmoredeeply,butalsoprovidedscientificreferenceforthestudyforme

4、chanismandpredictioninthefuture.Keyword:bends，Pressureloss，Pressuredistribution，Locallosscoefficients管道局部构件阻力系数是空调风道设计计算中极为常见的水力参数。空调系统风道的特点是：管径（或当量管径）大，风速变化大；局部构件（弯管、三通、阀门等）数量多，各局部构件之间的间距短；弯管转弯半径小。这些特点决定了空调系统，特别是支风道的水力学特性：1)、气流雷诺数不高。2)、局部阻力损失远超过沿程阻力损失，是管道压力损失的主体。3)、局部构件件中以弯管、三通数量为多，

5、局部阻力损失占系统局部阻力损失总量的40～60%。4)、局部构件之间相互干涉严重，引起各局部阻力间的相互影响。基于以上特点，在风道设计计算中，局部阻力系数选择得是否合适，就会直接影响到管道系统的安全、经济运行。鉴于手册上的局部阻力系数对应着流动阻力平方区，而在空调通风管道中，属于低雷诺数范围，因此给设计和调试人员带来了问题，即目前与实际相吻合的阻力系数和流量特性的数据资料为数不多。为此，本文的研究重点，就是通过实验研究，期望得到可以在实际工程设计的低雷诺数（Re<105）范围内应用的局部构件阻力系数，扩展其规律性认识，提高工程设计的质量。实验所用风管材料为中间填

6、充厚为5mm的聚乙烯泡沫塑料的双层镀锌铁皮矩形11风管，内外表面刷白漆，表面光滑，绝对粗糙高度K＝0.025㎜，使用插条连接，风管尺寸(长×高（宽）×宽（高）)为：1.2m×0.5m×0.3m，接口凹槽处用橡皮泥填充以保证风管系统的气密性。190°弯管影响因素在弯曲的管道中，水流流向发生改变，水流转弯时受到了指向弯管外壁的离心力。这就使得从管道直线管段过渡到弯曲管段时，外壁的压力增高，流速减小，出现扩散效应；而内壁的压力降低，流速增大，出现收缩效应。流体从弯曲管段过渡到直管段时，相反的现象发生：即内壁附近产生扩散效应和外壁附近产生收缩效应。扩散效应导致水流脱离内

7、、外壁面［1］。同时，在弯曲管段，水流由于惯性而向外壁的流动更加剧了流体从内壁的脱离。因此，在弯管前部：内壁流体收缩，外壁流体扩散，产生了外壁涡流区：在弯管后部：内壁流体扩散，外壁流体收缩，产生内壁涡流区。资料［2］表明：流体脱离外壁而产生的涡流区很小，仅充满外转弯角，并不明显地限制主流的通流断面；而脱离内壁促使强烈的涡流区形成，内壁涡流区可能会延伸到下游约两倍管径长处。而且，它在长、宽方向上的扩展，将使主流截面显著缩小。内壁相对糙度Δ/D或沿程摩阻系数λ对弯管局部阻力系数有明显影响。我国管道水力计算对此多不予考虑或简单地处理为光滑与粗糙两种状况时的局部阻力系数

8、值。英国BHRA[3]将