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氣流分流後,截面積對流量的影響?

2018年08月04日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 5 ℃ 次

【劉佳鑫的回答(7票)】:

在這個問題中截面積不是影響流量的唯一因素,另一個影響流量的重要因素是背壓即出氣口1和2表面的壓力。因此就這張圖中的問題而言,不給出出口壓力是沒辦法求解的。

首先明確這個問題的前提:准一維,不可壓,無黏,定常。

那麼對於第一問,一般解這類的流體力學問題都是三板斧解決:流量,動量,能量

其中流量守恆就是題主給出的式子;動量定理依情況而定,本問題中動量不守恆,外力來源為出口壓力以及圖中圈出的壁面壓力(由於流道上下不對稱);能量(機械能)守恆可以用伯努利方程來體現。

針對於這個問題,動量方程不是很好用,因為沒有很好地方法求得圖中圈出的壁面壓力。因此除了Q=Q1+Q2外,還有上下兩個流線的伯努利方程可用於求解。伯努利方程如下所示:針對於這個問題,動量方程不是很好用,因為沒有很好地方法求得圖中圈出的壁面壓力。因此除了Q=Q1+Q2外,還有上下兩個流線的伯努利方程可用於求解。伯努利方程如下所示:

實際上這個問題中只要給出一個出口的壓力即可封閉求解。或者不給出來流速度,給出兩出口壓力也可以封閉求解。

對於第二個問題顯然也有了結論,只要給出出口壓力,在不考慮由於多個出口造成的流道形狀複雜,從而導致的總壓損失的情況下,幾個出口都一樣。

至於第三個實際情況下的問題,那麼只需撤銷我們最開始的幾個假設即可。

1、准一維假設,對於管流而言,准一維的假設在大部分情況下是很精確的。當然分流部分的複雜結構會造成一定的損失,比如就題主所畫的這個圖轉彎處造成的損失就不小。但實際問題中由於過度大部分是圓滑的,因此損失較小,對於不是很要求精度的問題准一維假設就足夠了。

2、不可壓假設,低速條件下(馬赫數小於0.3)基本使用

3、無黏如果只考慮這一小段的話,粘性造成的損失基本可以忽略。但由於粘性而引發的分離等縣相同造成的損失需要進一步分析。

4、定常假設,對於題主所說的問題,這個假設是基本適用的。

5、在低速條件下,進口壓力多大對流動沒有影響。但是如果入口和出口的壓力差太大,導致氣流流動馬赫數大於0.3的話,這個低速公式就不適用了。

標籤:-物理學 -流體力學 -物理應用


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