流线型流道设计简单案例
正文共： 722字 11图 预计阅读时间： 2分钟 我们通常希望输送流体介质的流道阻力损失很小，这样是节能的，特别是对于低压系统，可能几Pa、几十Pa的阻力损失都是可观的。减小流道阻力损失的一个理想的方法是流线型设计，实际上这种设计理念在现实中已经普遍存在。比如轿车车身的流线型、动车车头的流线型等等，另外，流线型设计通常看起来也更美观。不知道为什么，人类的眼睛就是容易被这种造型吸引。但是需要认识到，流线型设计通常也会增加造价，上帝为你打开一扇门也会关闭一扇窗。今天，我们用一个简单的案例来演示一下流线型设计的降阻效果。 建立如下的二维平面90°转角流道，流道宽度20mm，两个臂长100mm。介质为空气，出口背压为0Pa，入口采用速度入口边界，并赋予1m/s、5m/s和10m/s三个不同的流速。 我们先看一下上述流道在三种不同入口速度的情况下，内部速度矢量分布。可以看出，由于尖锐的转向，流体在两个位置形成明显的涡流，流速显著低于主流速度，且必然会在一定的位置发生边界层分离，这会消耗主流的能量，以及增加阻力损失。 实际上，不考虑其他因素，涡流区纯粹是废物区，接下来我们将这两个涡流区削去，即可形成一个流线型流道，如下图，这个流道和之前的比起来似乎有点“美感”。 相同的边界条件下，内部介质的速度矢量如下图，可以看出涡流区消失了，此时的阻力损失应该减小了很多。 我们将流线型和非流线型的静压降、全压降和阻力系数（以入口速度计）随速度变化关系对比于下图。可以看出，流线型的阻力小了很多，特别是从全压降或者阻力系数看，两者存在数倍的比例关系。流线型设计的降阻效果可见一斑，但是显而易见，流线型的加工难度大于非流线型，不过这种难度是相对的，对于制造业如此发达的今天，加工一些异形结构其实并不难。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-07-05
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