О расчете турбулентных течений в трубопроводах с применением внутритрубных гладкостных покрытий

Abstract

Предложена модификация классической модели Кармана для турбулентного трения, которая отличается отказом от условия бесконечности производной скорости на стенке. Вместо этого, в рамках предлагаемого подхода, для полированных, химически травленых труб и применяемых внутритрубных гладкостных покрытий, представлено граничное условие на первую производную скорости на стенке, которое зависит от числа Рейнольдса в трех характерных зонах и относительной шероховатости. Также представлено решение задачи о турбулентном течении несжимаемой вязкой жидкости в гладких и шероховатых трубах. Проведен анализ различий между течениями в трубах с равномерно-зернистой и технической шероховатостями, на основе предложенной модификации модели турбулентного трения. С достаточной точностью аппроксимировали известные интегральные и локальные экспериментальные данные по течениям в трубах во всем диапазоне чисел Рейнольдса и параметров относительной шероховатости. The article proposes a modification of the classical Karman model for turbulent friction, is proposed, which differs in rejecting the condition of infinity of the velocity derivative on the wall. Instead, within the framework of the proposed approach, for polished, chemically etched pipes, and applied in-pipe smooth coatings, a boundary condition for the first derivative of velocity on the wall is presented, which depends on the Reynolds number in all three characteristic zones and relative roughness. The solution of the problem of turbulent flow of incompressible viscous fluid in smooth and rough pipes is also presented. The analysis of the differences between flows in pipes with uniformly granular and technical roughness is carried out, based on the proposed modification of the turbulent friction model. Known integral and local experimental data on flows in pipes over the entire range of Reynolds numbers and relative roughness parameters were approximated with sufficient accuracy.