阻力损失

术语摩擦损失（或摩擦损失）具有许多不同的含义，具体取决于其上下文。

• 在流体流动中，由于靠近安全壳表面的流体粘度的影响，水头损失发生在安全壳（例如管道或管道）中。

• 在内燃机等机械系统中，该术语是指克服两个运动表面之间的摩擦而损失的功率。

• 在经济学中，摩擦损失是指交易中自然且无法挽回的损失，或者是经营成本太小而无法计算在内。 与航运中的 tret 形成对比，后者对其他未考虑的因素进行了一般性考虑。

无论流体是完全封闭在管道或管道中，还是表面向空气开放，阻力损失都是一个重要的工程问题。

• 从历史上看，它是贯穿人类历史的各种渡槽中的一个问题。 它也与下水道有关。 系统的研究可以追溯到渡槽工程师亨利达西。
• 河床中的自然流动对人类活动很重要； 河床中的摩擦损失对水流高度有影响，在洪水期间尤其显着。
• 石化产品输送管道的经济性受摩擦损失的影响很大。 亚马尔-欧洲管道以每年 32.3×109 立方米气体的体积流量输送甲烷，雷诺数大于 50×106。
• 在水电应用中，由于水槽和压力管道中的表面摩擦而损失的能量无法用于有用的工作，例如发电。
• 在制冷应用中，通过管道或冷凝器泵送冷却液会消耗能量。 在分体式系统中，输送冷却剂的管道取代了 HVAC 系统中的空气管道。

在下面的讨论中，我们将体积流量 V̇（即每次流动的流体体积）定义为

V ˙ = π r 2 v

在哪里

r = 管道半径（对于圆形截面的管道，管道的内半径）。v = 流体流过管道的平均速度。A = 管道的横截面积。

在长管道中，压力损失（假设管道是水平的）与涉及的管道长度成正比。阻力损失则为每单位管道长度 L 的压力变化

当压力以该流体柱的等效高度表示时，就像水一样，摩擦损失表示为 S，即每根管道的水头损失，一个无量纲量，也称为水力斜率。

ρ = 流体密度，(SI kg / m3)g = 局部重力加速度；

阻力损失是由管道表面和内部流动的流体之间的剪切应力引起的，取决于流动条件和系统的物理特性。

其中 V 是平均流体速度，D 是（圆柱形）管道的直径。 在这个表达式中，流体本身的特性被简化为运动粘度

均匀、直的管道部分中的摩擦损失，称为主要损失，是由粘度、流体分子相互运动或与管道（可能粗糙）壁运动的影响引起的。 在这里，它受流是层流 (Re < 2000) 还是湍流 (Re > 4000) 的影响很大：

• 在层流中，损失与流体速度 V 成正比； 该速度在大部分流体和管道表面之间平滑变化，此处为零。 管道表面的粗糙度既不影响流体流动也不影响摩擦损失。
• 在湍流中，损失与流体速度 V2 的平方成正比； 此处，管道表面附近的一层混沌涡流和涡流（称为粘性子层）形成了向整体流动的过渡。 在这个领域，必须考虑管道表面粗糙度的影响。 将粗糙度表征为粗糙度高度 ε 与管道直径 D 之比（即相对粗糙度）很有用。 三个子域与湍流有关：
  • 在光滑管道领域，摩擦损失对粗糙度相对不敏感。
  • 在粗糙的管道域中，摩擦损失由相对粗糙度决定，并且对雷诺不敏感