К оценке коэффициента гидравлического сопротивления в гладких трубах
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2015.8.4.31Ключевые слова:
коэффициент гидравлического сопротивления, гладкие трубыАннотация
Выполнен сопоставительный анализ наиболее распространённых аналитических соотношений, по которым находится коэффициент гидравлического сопротивления в гладких трубах. Предложена новая простая формула, содержащая минимальное число эмпирических параметров и позволяющая в явном виде рассчитывать данный коэффициент. Проведена оценка эффективности предложенного выражения и осуществлено сравнение результатов вычислений на его основе с имеющимися в литературе данными, следующими из материалов детальных экспериментов, выполненных в Принстонском и Орегонском университетах и опубликованных в 2004 году. Расчётные и экспериментальные величины анализировались на основе средних, медианных и максимальных абсолютных значений их относительных отклонений. Осуществлённые расчёты показали, что, несмотря на близкие между собой результаты, которые дают указанные эксперименты, построенные исходя из них расчётные соотношения существенно различаются. Так, если рассматривать в качестве критерия эффективности расчётных соотношений средние арифметические значения или медианы относительных отклонений, то наилучшее совпадение с экспериментальными данными Орегонского эксперимента обеспечивает представление, предложенное Г. Баренблаттом. Предлагаемое же в настоящей работе соотношение для оценки коэффициента даёт несколько большие отклонения от этих результатов. Но, в то же время, при сопоставлении с Принстонским экспериментом вводимая формула обеспечивает наименьшие отклонения как по средним и медианным, так и по максимальным значениям абсолютных отклонений среди всех протестированных расчётных соотношений.
Скачивания
Библиографические ссылки
Козелков А.С., Курулин В.В., Пучкова О.Л., Лашкин С.В. Моделирование турбулентных течений с использованием алгебраической модели рейнольдсовых напряжений с универсальными пристеночными функциями // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2014. - Т. 7, № 1. - C. 40-51. DOI
2. Бисвас А.К. Человек и вода. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 288 с.
3. Форхгеймер Ф. Гидравлика. - М.-Л.: ОНТИ НКТП, 1935. - 616 с.
4. Прандтль Л. Гидроаэромеханика. - М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. - 574 с.
5. Gioia G., Bombardelli F.A. Scaling and similarity in rough channel flows // Phys. Rev. Lett. - 2002. - Vol. 88, no. 1. - 014501. DOI
6. Nikuradze J. Gesetzmäßigkeiten der turbulenten Strömung in glatten Rohren // VDI. Forschungsheft. - 1932. - No. 356; Рус. пер. в сб.: Проблемы турбулентности / под. ред. М.А. Великанова, Н.Т. Швейковского. - М.-Л.: ОНТИМ. - 1936. - С. 75-150.
7. Colebrook C.F. Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region between the smooth and rough pipe lows // J. of the ICE. - 1939. - Vol. 11, no. 4. - P. 133-156. DOI
8. Zagarola M.V., Smits A.J. Mean-flow scaling of turbulent pipe flow // J. Fluid Mech. - 1998. - Vol. 373. - P. 33-79. DOI
9. Высоцкий Л.И. Рекомендации по использованию формул для коэффициента Дарси при расчете распределения осредненных скоростей // Научный журнал РосНИИПМ. - 2014. - № 4 (16). - С. 204-212.
10. Swanson C.J., Julian B., Ihas G.G., Donnelly R.J. Pipe flow measurements over a wide range of Reynolds numbers using liquid helium and various gases // J. Fluid Mech. - 2002. - Vol. 461. - P. 51-60. DOI
11. McKeon B.J., Swanson C.J., Zagarola M.V., Donnelly R.J., Smits A.J. Friction factors for smooth pipe flow // J. Fluid Mech. - 2004. - Vol. 511. - P. 41-44. DOI
12. Баренблатт Г.И. Автомодельные явления - анализ размерностей и скейлинг: Учеб. пособие. - Долгопрудный МО: Издательский Дом Интеллект, 2009. - 216 с.
###
Kozelkov A.S., Kurulin V.V., Puckova O.L., Laskin S.V. Modelirovanie turbulentnyh tecenij s ispol’zovaniem algebraiceskoj modeli rejnol’dsovyh naprazenij s universal’nymi pristenocnymi funkciami // Vycisl. meh. splos. sred. - 2014. - T. 7, No 1. - C. 40-51. DOI
2. Bisvas A.K. Celovek i voda. - L.: Gidrometeoizdat, 1975. - 288 s.
3. Forhgejmer F. Gidravlika. - M.-L.: ONTI NKTP, 1935. - 616 s.
4. Prandtl’ L. Gidroaeromehanika. - M.-Izevsk: NIC <>, 2000. - 574 s.
5. Gioia G., Bombardelli F.A. Scaling and similarity in rough channel flows // Phys. Rev. Lett. - 2002. - Vol. 88, no. 1. - 014501. DOI
6. Nikuradze J. Gesetzmassigkeiten der turbulenten Stromung in glatten Rohren // VDI. Forschungsheft. - 1932. - No. 356; Rus. per. v sb.: Problemy turbulentnosti / pod. red. M.A. Velikanova, N.T. Svejkovskogo. - M.-L.: ONTIM. - 1936. - S. 75-150.
7. Colebrook C.F. Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region between the smooth and rough pipe lows // J. of the ICE. - 1939. - Vol. 11, no. 4. - P. 133-156. DOI
8. Zagarola M.V., Smits A.J. Mean-flow scaling of turbulent pipe flow // J. Fluid Mech. - 1998. - Vol. 373. - P. 33-79. DOI
9. Vysockij L.I. Rekomendacii po ispol’zovaniu formul dla koefficienta Darsi pri rascete raspredelenia osrednennyh skorostej // Naucnyj zurnal RosNIIPM. - 2014. - No 4 (16). - S. 204-212.
10. Swanson C.J., Julian B., Ihas G.G., Donnelly R.J. Pipe flow measurements over a wide range of Reynolds numbers using liquid helium and various gases // J. Fluid Mech. - 2002. - Vol. 461. - P. 51-60. DOI
11. McKeon B.J., Swanson C.J., Zagarola M.V., Donnelly R.J., Smits A.J. Friction factors for smooth pipe flow // J. Fluid Mech. - 2004. - Vol. 511. - P. 41-44. DOI
12. Barenblatt G.I. Avtomodel’nye avlenia - analiz razmernostej i skejling: Uceb. posobie. - Dolgoprudnyj MO: Izdatel’skij Dom Intellekt, 2009. - 216 s.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2015 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
