4.2　螺旋管道内黏性流动能量损失分析

4.2　螺旋管道内黏性流动能量损失分析

根据前述分析可知，在螺旋管道内，黏滞流体整体流动沿管轴方向呈螺旋状前进，我们可以通过解析方法或数值计算的方法求得流体运动的径向、周向和轴向运动速度u、v、w及其分布特点。

在螺旋管道进、出口位置各取一个断面，两断面间螺旋管道长设为l，根据能量守恒原理即伯努利方程，可以得到

式中，Z1、Z2——分别为进、出口断面的位置势能；

——分别为进、出口断面的压强势能；

——分别为进、出口断面的平均轴向速度动能；

Eω——出口断面由二次流动产生的平均旋转动能；

Ef——两断面间螺旋管道长度l上的沿程能量损失。

因为两断面间高差较小，可以假定Z1≈Z2；此外，螺旋管内流动为定常、充分发展的等温层流流动，且忽略进出口的影响，所以，故式（4-23）又可以表述为

通过式（4-24）可知，黏滞流体在流经螺旋管道后，其压能的损失主要由两部分构成，一部分为流体的沿程阻力损失Ef，另外一部分为由于螺旋管道二次流的存在，部分流体机械能转化为出口断面的旋转动能Eω，即旋转动能是通过损失部分压能而获得，这部分压能损失也可以称为旋转流的附加损失。