2.4.3 液体流动中的局部压力损失

液体流动中除了沿程压力损失，还有局部压力损失。局部压力损失是由于通流截面突然改变而引起阻力，造成局部压力损失。例如，在管道截面扩大或缩小的位置及转弯位置，流速重新分布，有时会产生漩涡，使液体质点互相碰撞而消耗能量。

1.通流截面突然发生变化造成的局部压力损失

液体流经局部障碍（如弯管、管接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起液体质点间及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的局部能量损失，常用局部压力损失表示（简称局部损失）。局部压力损失的计算公式为

或者用局部水头损失公式表示：

式中，ζ为局部压力损失阻力系数（由于液体流经存在局部阻力的区域时，流动情况非常复杂，因此，仅在个别场合，ζ值可用理论值求得。在其他场合，一般都需通过试验来确定ζ值，其具体数值可从有关手册查到）；v为液体的平均流速，一般情况下是指局部阻力下液体的流速。

从式（2-32）可以看出，局部压力损失与平均流速的平方成正比。

【例2-3】 试推导管道截面突然扩大时的局部压力损失，管道截面变化如图2-15所示。

解：选取缓变流段的管道截面1-1和截面2-2，选择截面0-0作为零势能面，根据伯努利方程，得

式中，z₁=z₂=0，选取α₁=α₂=1，则此处的能量损失仅为局部压力损失，即

选择截面1-1和截面2-2之间的一段管道作为控制体积，沿管道轴线方向的动量方程为

p₁A₁-p₂A₂+R=β₂ρQ₂v₂-₁βρQ₁v₁

式中，R为控制体积给液体的约束反力，由于管道环形部分为死水区，符合静压分布规律。则R=p₁（A₂-A₁），选取₁β=β₂=1，代入上述动量方程，得

经化简得

p₁-p₂=ρv₂(v₂-v₁)

再利用连续性方程v₁A₁=v₂A₂，可得

因此

计算结果说明，管道局部压力损失阻力系数只与管道截面的几何参数有关，局部压力损失与平均流速的平方或流量的平方成正比。

2.其他形式的局部压力损失

液体流过各种液压阀的局部压力损失Δp_ζ常用下列经验公式计算：

式中，q_s为阀门的额定流量；Δp_s为阀门在额定流量下的压力损失（在液压阀的手册中可查到）；q为通过阀门的实际流量。

液压系统中总压力损失等于所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和。管道中的压力损失将耗费能量并转化为热能，使系统温度升高，不利于系统正常工作。为此，在设计管道时，应尽量减小压力损失；布置管道时，应尽可能缩短管道长度，加大管道直径，选用等直径管道，降低管壁的表面粗糙度等级，减少管道弯曲及截面的突然变化，采用较低流速，以提高系统的效率。