Spørsmål:
Hvorfor er friksjonsfaktoren i laminær flyt uavhengig av rørets ruhet?
Sam Farjamirad
2020-08-19 19:18:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Darcy-friksjonsfaktoren er definert som: $$ f_D = \ frac {64} {Re} $$ med $ Re $ Jeg mener Reynolds-nummer (globalt).

Jeg lurte på hvorfor Darcy i lysstrøm er uavhengig av rørruffhet (veggruffhet)? Det er ikke tilfelle i turbulent og forbigående , de iterative metodene er mye mer komplekse, og friksjonsfaktoren er en funksjon av veggruff.

Jeg tror svaret kan skyldes at virvler generert av veggruffitet raskt blir spredt gjennom de høye tyktflytende kreftene i laminær strømning, og etterlater ubetydelige hastighetssvingninger (hvis det er noen), og strømmen når ikke overgangsgrensen, og forblir laminær. Så grovhet er ikke en dominerende faktor som i turbulent flyt.
Tre svar:
mart
2020-08-19 19:44:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

I laminær strømning antar du et fyllingslag nær rørveggen med strømningshastighet = 0, og stadig raskere flytende lag mot midten av røret. Derfor kalles det laminar. Fordi det ikke er strøm i nærheten av rørveggen, påvirker ikke ruheten trykktap.

I de fleste praktiske applikasjoner vil du være utenfor dette strømningsregimet. Da er den enkleste måten å finne riktig friksjonsfaktor å konsultere et Moody Chart:

enter image description here

Legg merke til høyre side - fullstendig turbulens, friksjonsfaktoren er praktisk talt uavhengig av $ Re $ og avhenger bare av relativ ruhet. Det er ikke noe laminært lag som dekker rørets ruhet, legg merke til hvordan $ Re $ som er nødvendig for å oppnå dette strømningsregimet, blir høyere med jevnere rør.

Som ytterligere lesing foreslår jeg at du ser på grenselag samt de forskjellige friksjonsfaktorene som brukes i Darcy Weissbach-ligningen.

Takk for svaret, jeg trodde at nullhastighetslaget kunne være årsaken, men selv i turbulent strømning eksisterer det et laminært lag mellom den turbulente kjernen og veggen. Selvfølgelig er de laget mye tynnere i forhold til laminær flyt.
Det interessante spørsmålet er om grenselaget er tykt nok til å skjule rørets ruhet,
"Fordi det ikke er noen strømning nær rørveggen, påvirker ikke ruheten ikke trykktapet" I turbulent strømning er det heller ingen strømning nær veggen, og strømningen er laminær til $ y ^ + = 5 $, men likevel påvirker ruheten fortsatt trykket fall og turbulensgenerering.
virvler i turbulent strømning kan overføre fart mellom forskjellige strømningsregioner.
Ikke i tyktflytende underlag, du kan ikke engang ha Kolmogorov-skalaer i den regionen. Hele virvelgenerasjonen foregår i bufferlaget.
Jeg vil si "skriv ditt eget svar da" på en måte som kommer fram som oppriktig og ikke passiv aggressiv.
Jeg beklager hvis tonen min hørtes aggressiv ut, lover jeg at det ikke var min intensjon. Jeg diskuterte bare noen uenigheter etter min ydmyke mening. Ha en hyggelig dag @mart.
nei nei, du kom ikke så aggressivt i det hele tatt. Jeg vil bare se stikket ditt på et svar!
ttonon
2020-08-22 19:24:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Forklaringen skyldes den grunnleggende fysikken i momentumoverføring. I alle tilfeller av kontinuerlig strømning, inkludert laminær, overgang og turbulent strømning, gjelder null (glidfri) grensetilstand der væsken berører veggen. Siden det er væskestrøm i regioner som er fjernet fra denne grensen, må det overføres momentum i disse regionene - kalt grenselaget - for å bringe den frie strømverdien for hastighet ned til null.

Med laminær strømning, som gjelder ned til null fri strømhastighet er momentumoverføring molekyl til molekyl, og i en skala som er mye mindre enn noen ruhet ved veggen. Således, om det laminære grenselaget er større enn ruheten, gir det ikke en forklaring på spørsmålet. Den eneste måten grovhet kan påvirke molekylær momentumoverføring er hvis grovheten i seg selv er på samme molekylære skala, og i så fall (som eksisterer) er effekten av ruhet, vel, på molekylskalaen, som er det laminære regimet; dvs. det er en nulleffekt.

Dermed kan ruhet påvirke skjærspenningen ved veggen bare hvis den er stor nok til å delta i turbulens, og skalaen for det er størrelsesorden større enn molekylskalaen. Men grovhetsskala alene er ikke tilstrekkelig til å forårsake turbulens, som vi ser fra Moody-diagrammet Mart ga. Reynolds-nummeret må også være tilstrekkelig stort.

I turbulent strømning overføres momentum mellom små væskeklumper, som er størrelsesordener i skala større enn molekylskalaen. Tenk nå på det laminære underlaget som eksisterer i molekylær skala, igjen, mye mindre enn noen betydelig ruhetsskala eller turbulent skala. Med "betydelig" mener jeg både stor nok skala og stor nok Re. I dette tilfellet er underlaget laminær strømning veldig kronglete, i stand til å følge ruheten, til momentet til molekylstrømmen ikke kan forhandle om den kronglete banen; dvs. til Re blir stor nok. På det tidspunktet bryter små klumper av væske fra den mer ordnede molekylære strømmen, og dette er det vi kaller turbulens.

Husk at det alltid er en "inngangsregion" der en fri strøm først møter et hinder, enten i indre strømning, som i et rør, eller i ytre strømning, som på en flyvinge, eller den godt forståte "flate platen". Hvis den frie strømmen ikke inneholder turbulens (en "hvilestrøm"), vil det alltid være laminær strømning i begynnelsen av dette inngangsområdet. Med ekstern strømning er den karakteristiske lengden for Re avstand langs vingen eller platen fra "forkanten". I begynnelsen er Re veldig liten, og derfor er strømmen laminær, uavhengig av ruhet. Med intern strømning er den karakteristiske lengden for Re rørdiameter, og Moody-diagrammet gjelder bare for de "fullt utviklede" områdene med rørstrømning. I inngangsområdet for rørstrømning, som begynner som en "ytre strømning", vokser grenselaget først som det gjør over en flat plate, og der er Re karakteristisk lengde igjen avstand fra forkanten. Men når grenselaget vokser, møter det grenselaget som vokser fra andre områder langs røromkretsen. På det tidspunktet er hele flyten grense lagstrøm og regnes som fullt utviklet.

Alberto Brambilla
2020-08-19 19:27:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

I laminær strømning har du ikke ujevnhetsavhengighet, for hvis det skulle ha betydning, ville det ikke være laminær strømning lenger.

I utgangspunktet når du antar laminær strømning, antar du også at røret er glatt nok til ikke å påvirke flyten, hvis det ikke er slik, er flyt forbigående eller turbulent, og du trenger den iterative prosessen du nevnte.

Jeg er ikke enig i antagelsen din om glatte rør, selv om vi kan innse lamineringsstrøm i tøffe rør
Jeg ser poenget ditt, men det var det jeg mente i å anta laminær flyt (så det avhenger av både tetthet og hastighet) og "glatt nok" under de gitte forholdene. Uansett kunne jeg vært tydeligere


Denne spørsmålet ble automatisk oversatt fra engelsk.Det opprinnelige innholdet er tilgjengelig på stackexchange, som vi takker for cc by-sa 4.0-lisensen den distribueres under.
Loading...