管内速度分布
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   管内速度分布

管内速度分布
在管道横截面上流体速度轴向分量的分布模式称为速度分布。这是由于实际流体都具有粘性而造成的。一般的规律是, 越靠近管壁,由于流体与管壁的粘滞作用,流速越小,管壁上的流速为零;越靠近管中心,由于流体与管壁的这种粘滞 作用越小,流速越大,管道中心的流速达最大值。
管内的流动状态不同,所呈现的流速分布也不同。人们在长期的生产实践中对管内流体的速度分布作了不少研究。提出 了很多流速分布模型。其中,比较简单的速度模型为:

式中:
rx--距管道中心的径向距离;
ux--距管道中心rx处的流速;
umax--管道中心的最大流速;
R--管道半径;
n--为随雷诺数不同而变化的指数,其值见表1-12所示

从上面两式可以看出,在层流状态下,流速分布式以管道中心线为对称轴的一个抛物线。在紊流状态下,流速分布是以 管道中心线为对称轴的一个指数曲面。轴向剖视图如图1-2所示
值得注意的是,如上图这样的典型的管内流速分布,是指充分发展了管内流动所具有的流速分布,也就是说,管内流体 只有通过足够长的直管段以后才能形成,并非管内流动都是这样的分布。恰恰相反,由于流动过程中存在各种干扰,一 般情况下,管内的流速分布总是要偏离这话总典型的流速分布而对测量造成影响。因为流体流经阻流件(如弯头、三通 、阀门等)时,流速分布会发生畸变以及产生旋涡,这种情况称为非充分发展管流。非充分发展管流就是速度分布从一 个横截面到另一个横截面皆在变化的流动。只有很长的直管段末端或加装流动调整器后速度分布才能恢复到充分发展管 流。这正是许多流量计需要足够长的表前直管段的根本原因。
圆管内流速分布图

 


 
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作者:电磁流量计张工
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