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正文:
壁面粗糙度及其作用
在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中,管道內(nèi)壁在物理意義上并不是光滑的,
從
微觀上講肯定不是;而且在紊流流動(dòng)的某些區(qū)域內(nèi),管壁粗糙
度對由摩擦造成的速度分布和壓力梯度都有顯著的影響。
粗糙度可歸因于管壁材料性質(zhì)及其制造方法,例如新鋼管、
鑄鐵管和水泥石棉管等等情況。另外,腐蝕對粗糙度也有影響。
這也認(rèn)為是屬于自然粗糙度。除此之外,也可人為地增加粗糙度,
這往往是為了實(shí)驗(yàn)的目的而在壁面上附著砂粒或造成小坑。
要對粗糙度做充分的描述,似乎應(yīng)該完全確定其幾何條件
(包括長、寬、高),各種凸起和凹陷的形狀以及它們的分布情
況。但這幾乎是不可能的。因此考慮粗糙度時(shí),無論自然的還是
人為的,都是先以砂粒或其他凸起的平均高度來確定人為的粗糙
度,最后再找出自然粗糙度與人為粗糙度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,這已
成為慣例。
為了解決實(shí)際設(shè)計(jì)問題,我們討論過的方程的選擇和使用,
首先取決于是否可以假設(shè)流動(dòng)的流體是不可壓縮的,以及性質(zhì)是
否恒定;如果不行,則取決于對考慮密度和粘度變化的適當(dāng)微分
關(guān)系式進(jìn)行積分。液體幾乎總可以認(rèn)為是不可壓縮的;至于氣
-體,通常的標(biāo)準(zhǔn)是:如果預(yù)期的壓力降小于上游壓力的lo叻,則
可設(shè)其為不可壓縮的。通常密度和粘度隨壓力的變化是可以表示
出來的,這樣一來就有可能對微分方程進(jìn)行直接積分。在另一些
情況中,可以用一個(gè)管段上的平均流動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行分段計(jì)算,使其
每一段的壓力降為上游壓力的10%。
我們將僅僅詳細(xì)討論不可壓縮流體的情況。當(dāng)流體是可壓縮