Page 65 - 2025年第56卷第1期

承插接口保护环的局部阻力系数 ξ 测量具有一定的不确定度， 其变化范围为 ０．０１１ ～ ０．０３１， 取平均值
为 ξ≈０．０２２（标准差为 ０．００５）。 单个承插接口保护环产生的局部水头损失约占当量粗糙度 Δ ＝ （０．００３ ～
０．０１０）ｍｍ 时 １．０ ｍ 长 ＤＮ３００ 管道沿程水头损失的 ５１．２％， 折算当量管长为 ０．５１ ｍ。

４ 接口局部阻力系数的经验公式

单组接口的试验数据难以得出局部阻力系数的变化规律， 为此考虑借鉴已有相似形状管道形变件
的局部阻力系数变化规律。 管道接口缩径造成过流断面 “先突缩后突扩” （见图 ８）， 并引起水流的分
离， 形成涡流区， 其断面形状变化及局部扰流机理与节流孔板和钢管焊缝的类似， 因此后二者的局部

阻力系数经验公式可供参考。

图 ８ 典型管道接口缩径示意

单个突缩或突扩的局部阻力系数的研究已较为成熟， 二者之和的经验公式为 ［１７］
２
ξ ＝ ａ ＋０．５ａ （４）
０
２
æ ｄ ö
ａ ＝ １－ç ÷ （５）
è Ｄ ø
式中： ξ 为以缩径断面流速计算的局部阻力系数； ａ 为系数； ｄ 为缩径断面的直径， ｍ。 式（４）右侧第
０
一项为断面突扩的局部阻力系数， 第二项为断面突缩的局部阻力系数。
节流孔板的局部阻力系数经验公式为 ［１８］

ξ ＝ ０．５ａ＋τａ ａ ＋ａ ２ （６）
０
式中： τ 为考虑孔板边缘形状和流体流动条件的系数， 为 ｌ∕ｄ 的经验函数； ｌ 为孔板宽度， ｍ。 当 ｌ∕ｄ ＝ ０
时， τ ＝ １．３５， 为锐边孔板； 当 ｌ∕ｄ＞２．４ 时， τ ＝ ０， 式（６）与式（４）一致。
单条钢管焊缝的局部阻力系数经验公式为 ［１９］

１．５
æ δ ö
ξ ＝ １３．８ ç ÷ （７）
è Ｄ ø
式中： ξ 为以管道断面流速计算的局部阻力系数； δ 为焊缝的凸起高度， δ ＝ ０．５（Ｄ－ｄ）， ｍ。
图 ９ 为锐边孔板、 钢管焊缝和突缩突扩三种管道缩径的局部阻力系数 ξ 随相对凸起高度 δ∕Ｄ 的变
化规律， 表 １ 为热熔对接卷边和承插口保护环两种典型管道接口的局部阻力系数试验值与经验公式计

算值比较， 由图表分析可知：
（１）管道缩径引起的局部阻力系数 ξ 不仅随相对凸起高度 δ∕Ｄ 减小而减小， 而且与缩径断面的边
缘形状有关。 节流孔板的局部阻力系数较大， 锐边孔板时为最大， 这是由于锐边直角边缘容易引起流
体分离并形成涡流区， 减小过流断面， 增大水头损失； 钢管焊缝的局部阻力系数较小， 这是由于顺水
流方向的圆弧边缘减小水流的分离和涡流区， 减弱断面的收缩效应， 相应的水头损失较小。 锐边孔板

和钢管焊缝的局部阻力系数可作为管道缩径的局部阻力系数 ξ 取值上、 下限。
（２）聚乙烯管热熔对接卷边的相对凸起高度 δ∕Ｄ ＝ ０．０３４， 缩径断面边缘为光滑圆弧（图 ８（ａ））， 局
部阻力系数 ξ≈０．０８６ 与钢管焊缝的经验公式（７）计算值 ξ ＝ ０．０８５ 相近。 球墨铸铁聚乙烯复合管承插接
口保护环的相对凸起高度 δ∕Ｄ ＝ ０．００６， 缩径断面边缘为直角（图 ８（ｂ））， 局部阻力系数 ξ≈０．０２２ 与节

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