2.2.4　喉管摩阻损失系数ξ2及水力损失的计算式

国内外大量试验资料表明，对于恒定液体射流泵，混合流体从喉管入口到出口的过程中，高压工作流体与低压伴随流体不断进行掺混，进行质量、动量与能量交换，直到喉管出口处，两种流体掺混逐渐均匀，两种流体混合后的压力与流速渐趋一致，因此喉管内的流态实际上是很复杂的，其水力摩阻在整个喉管上都存在，而且是随着喉管长度、面积等参数变化而变化。脉冲液体射流泵内的流态及水力损失比恒定液体射流泵的更为复杂，除了与以上参数变化有关外，还与脉冲频率有关，目前这方面的研究成果甚少。关于非恒定流的水力损失，目前暂无精确的实验与分析性资料。这里不妨借用恒定液体射流泵的计算方法。

喉管长度L可分为两部分:L=Lk+(L－Lk)，Lk为最优喉管长度，(LLk)为喉管加长部分。

(1)对于最优喉管长度Lk部分，参照有关文献［26，155］，喉管的特征流速取为:

根据达西—魏斯巴赫公式［164］，最优喉管长度内的沿程阻力损失的时均值为

注意，式(2－29)中的速度的表达式，本书不考虑速度滑移的影响，取速度滑移系数μ1=μ2=μ3=1。

由式(2－29)中有关量的表达式得代入式(2－28)，经化简与整理得

(2)对于喉管加长(L－Lk)部分，混合流体的流速基本均匀，可取其特征流速为

则该部分的水力损失时均值为

(3)喉管内的沿程水力损失时均值与水力损失系数ξ2。由式(2－30)、式(2－33)得:式中:

由式(2－3)得，当取ks2≈1时，有则式(2－36)可写成

从上述推导过程可知，工作流体和被吸流体主要是在最优喉管长度内进行动量与能量交换，而且混合流体的流速渐趋均匀。从式(2－36)可看出，摩阻损失系数除了与喉管的几何尺寸有关外，还与射流泵的面积比、流量比和流体的脉冲频率有关，也就是说两股流体的流量比及其脉冲频率对喉管的摩阻损失与流速分布有一定的影响，具体影响有多大，还需进行数值计算进行定量研究。因此，在设计射流泵的喉管时，要充分考虑流量比及脉冲频率对喉管特性的影响，使两股流体在最优喉管长度内进行充分的动量与能量交换。