Расход трубы

В механике жидкости поток в трубах — это тип потока жидкости внутри закрытого трубопровода , такого как труба , воздуховод или трубка . Его еще называют внутренним потоком . ^[1] Другой тип потока внутри трубопровода — поток в открытом канале . Эти два типа потока во многом схожи, но отличаются в одном важном аспекте. Трубное течение не имеет свободной поверхности , которая имеется в открытом канале. Поток в трубе, находясь внутри закрытого трубопровода, не оказывает прямого атмосферного давления , но оказывает гидравлическое давление на трубопровод.

Не весь поток внутри закрытого трубопровода считается потоком в трубе. Ливневая канализация представляет собой закрытые трубопроводы, но обычно имеет свободную поверхность и поэтому считается проточной с открытым каналом. Исключением является случай, когда ливневая канализация работает на полную мощность и тогда может стать проточной.

Энергия потока в трубе выражается как напор и определяется уравнением Бернулли . Чтобы представить напор по ходу потока внутри трубы, диаграммы часто содержат линию гидравлического уровня (HGL). Поток в трубе подвержен потерям на трение, определяемым формулой Дарси-Вейсбаха .

Ламинарно-турбулентный переход

Поведение потока в трубе определяется в основном эффектами вязкости и силы тяжести по отношению к силам инерции потока. В зависимости от влияния вязкости на инерцию, представленную числом Рейнольдса , поток может быть ламинарным или турбулентным . Для круглых труб с различной шероховатостью поверхности при числе Рейнольдса ниже критического значения примерно 2000 ^[2] поток в трубе в конечном итоге будет ламинарным, тогда как выше критического значения может сохраняться турбулентный поток, как показано на диаграмме Муди . Для некруглых труб, таких как прямоугольные воздуховоды, критическое число Рейнольдса смещается, но все же $\sim {\mathcal {O}}(10^{3})$ в зависимости от соотношения сторон. ^[3] Более ранний переход к турбулентности происходит при числе Рейнольдса на порядок меньше, т.е. $\sim {\mathcal {O}}(10^{2})$ , ^[4] может произойти в каналах особой геометрической формы, таких как клапан Теслы .

Поток через трубы можно условно разделить на два:

См. также

Математические уравнения и понятия
Области обучения
- Гидравлика
- Механика жидкости
Типы потока жидкости
- Поток в открытом канале
- Пробковый поток
Свойства жидкости
- Вязкость
Жидкие явления
- Голова

Ссылки

^ Ченгель, Юнус А.; Цимбала, Джон М. (2006). Механика жидкости: основы и приложения . Серия McGraw-Hill по машиностроению. Бостон, Массачусетс: Высшее образование Макгроу-Хилла. п. 321. ИСБН 978-0-07-247236-3 .
^ Авила, К.; Д. Мокси; А. де Лозар; М. Авила; Д. Баркли ; Б. Хоф (июль 2011 г.). «Начало турбулентности в потоке труб» . Наука . 333 (6039): 192–196. Бибкод : 2011Sci...333..192A . дои : 10.1126/science.1203223 . ПМИД 21737736 . S2CID 22560587 .
^ Хэнкс, Ричард В.; ХК. Руо (1966). «Ламинарно-турбулентный переход в каналах прямоугольного сечения». Основы промышленной и инженерной химии . 5 (4): 558–561. дои : 10.1021/i160020a022 .
^ Нгуен, Куинь М.; Абуэцци, Джоанна; Ристроф, Лейф (17 мая 2021 г.). «Ранняя турбулентность и пульсирующие потоки усиливают диодичность макрожидкостного клапана Теслы» . Природные коммуникации . 12 (12): 2884. arXiv : 2103.17222 . Бибкод : 2021NatCo..12.2884N . дои : 10.1038/s41467-021-23009-y . ПМЦ 8128925 . ПМИД 34001882 .

Дальнейшее чтение

Чоу, ВТ (1959/2008). Открытоканальная гидравлика . Колдуэлл, Нью-Джерси: Blackburn Press. ISBN 9780070859067 .

[1] Ченгель, Юнус А.; Цимбала, Джон М. (2006). Механика жидкости: основы и приложения . Серия McGraw-Hill по машиностроению. Бостон, Массачусетс: Высшее образование Макгроу-Хилла. п. 321. ИСБН 978-0-07-247236-3 .

[Recrit-2] Авила, К.; Д. Мокси; А. де Лозар; М. Авила; Д. Баркли ; Б. Хоф (июль 2011 г.). «Начало турбулентности в потоке труб» . Наука . 333 (6039): 192–196. Бибкод : 2011Sci...333..192A . дои : 10.1126/science.1203223 . ПМИД 21737736 . S2CID 22560587 .

[3] Хэнкс, Ричард В.; ХК. Руо (1966). «Ламинарно-турбулентный переход в каналах прямоугольного сечения». Основы промышленной и инженерной химии . 5 (4): 558–561. дои : 10.1021/i160020a022 .

[macrovalves-4] Нгуен, Куинь М.; Абуэцци, Джоанна; Ристроф, Лейф (17 мая 2021 г.). «Ранняя турбулентность и пульсирующие потоки усиливают диодичность макрожидкостного клапана Теслы» . Природные коммуникации . 12 (12): 2884. arXiv : 2103.17222 . Бибкод : 2021NatCo..12.2884N . дои : 10.1038/s41467-021-23009-y . ПМЦ 8128925 . ПМИД 34001882 .

[1]

[2]

[3]

[4]