汽车流体管路优化设计

汽车-流体管路优化设计2024/3/29汽车流体管路优化设计计算依据：1.连续性方程；2.伯努利方程3.阻力损失计算式简单管路：没有分支与汇合复杂管路：有分支与汇合一.概述汽车流体管路优化设计对于一般的管路设计，管径要根据流量大小而确定，管径的确定是一个优化问题。一般情况下，液体流速取1～3m/s，气体流速取10～30m/s。费用uuopt操作费设备费总费用汽车流体管路优化设计二.简单管路特点：1.流经各管段的质量流量相同，若流体不可压缩，则各管段的体积流量也相同。ms0ms1ms2若ρ一定，则：汽车流体管路优化设计2.整个管路的阻力损失为各管段损失之和。汽车流体管路优化设计常见问题：1.操作型问题：2.设计型问题：已知管径、管长(含管件的当量长度)和流量，求输送所需总压头或输送机械的功率。已知输送系统可提供的总压头，求已定管路的输送量，或输送一定流量的管径。汽车流体管路优化设计自来水塔将水送至车间，输送管路采用Ф114×4mm的钢管，管路总长为190m(包括管件与阀门的当量长度，但不包括进、出口损失)。水塔内水面维持恒定，并高于出水口15m。设水温为12℃，试求管路的出水量(m3/h)。15m1122例题：汽车流体管路优化设计解：选取塔内水面为1－1截面，出口内侧为2－2截面。以管路出口中心为基准面。列伯努利方程有：15m1122汽车流体管路优化设计15m1122其中：代入数据并整理，有：汽车流体管路优化设计式中，上面两式中，含有两个未知数λ和u2，由于λ的求解依赖于Re，而Re又是u2的函数，故需采用试差求解。

此题中，原始数据为：水的密度和粘度分别为：汽车流体管路优化设计管壁的绝对粗糙度为：进行试算，有：λ0u2Ree/dλ1第一次0.022.812.4×1051.89×10-30.024第二次0.0242.582.2×1051.89×10-30.024汽车流体管路优化设计由于两次计算的λ值基本相同，故u2＝2.58m/s。于是，输水量为：汽车流体管路优化设计例题：15℃的水以0.0567m3/s的流率流过一根当量长度为122m的光滑水平管道。已知总压降为1.03×105Pa，试求管道的直径。解：在管的进、出口截面间列伯努利方程，有：汽车流体管路优化设计由于管道水平，有：因此，有：又有：汽车流体管路优化设计由于因此需要进行试差求解。汽车流体管路优化设计其步骤为：1.设定一个λ的初值λ0；2.将此λ0值代入上式求出管路直径d；3.用此d值计算雷诺数Re；4.用Re和相对粗糙度e/d(此题中为0)，求出λ；5.重复以上步骤，直至所设初值和计算值相等。汽车流体管路优化设计经过以上计算步骤，有：管道直径d＝0.13m，摩擦因数λ＝0.012。汽车流体管路优化设计三.复杂管路12ABAOBC并联管路分支管路汽车流体管路优化设计特点：并联管路和分支管路中各支管的流率彼此影响，相互制约；其流动规律仍然满足连续性方程和能量守恒原理。汽车流体管路优化设计1.操作型问题：常见问题：2.设计型问题：已知管路布置和流量，求输送所需总压头或输送机械的功率。已知管路布置和输送系统可提供的总压头，求流量的分配，或已知流量分配求管径的大小。汽车流体管路优化设计特点：1.总管流量等于各支管流量之和。2.对于任一支管，分支前及汇合后的总压头皆相等。据此可建立支管间的机械能衡算式，从而定出各支管的流量分配。（一）.并联管路12AB汽车流体管路优化设计对于支管1，有：对于支管2，有：对于A、B两截面，有：12AB汽车流体管路优化设计比较以上三式，有：另外，根据流体的连续性方程，有：若ρ一定，则：汽车流体管路优化设计例题：右图中的支管1和支管2的总长度(包括当量长度)如附表所示。各管均为光滑管，两管进出口的高度相等。管内输送20℃的水，总管流率为60m3/h，求各支管流率。12ABd/mL+Le/m支管10.05330支管20.080550汽车流体管路优化设计解：20℃水的物性为：ρ＝998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Paּs设支管1内的流速为u1，支管2内的流速为u2，则依据连续性方程，有：汽车流体管路优化设计即：又根据各支管内阻力相等，有：即：汽车流体管路优化设计由于摩擦因数与速度有关，初设：将两式联立求解，有：汽车流体管路优化设计下面对假定的摩擦因数值进行检验：查莫狄图，有：汽车流体管路优化设计由于检验值和设定值有差别，故需再次试算，把上步结果作为假定值，计算得：由于两次计算求得的流速数据接近，可停止跌代。求得的各支管流率为：汽车流体管路优化设计（二）.分支管路AOBC特点：1.总管流量等于各支管流量之和。2.对于任一支管，可分别建立总管截面和支管截面间的机械能衡算式，从而定出各支管的流量分配。汽车流体管路优化设计对于支管AOB，有：对于支管AOC，有：汽车流体管路优化设计对于B、C截面，有：汽车流体管路优化设计本讲小结