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管内速度分布

2020年02月25日

管内速度分布

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，流速就越大，管道中心的流速达到最大值。

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做了不少研究，提出了很多流速分布模型。其中，比较简单的流速分布模型为：

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 ——素流时随雷诺数不同而变化的指数；

从上面两式可以看出，在层流状态下，流速分布是以管道中心线为对称轴的一个抛物面。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，是指充分发展了的管内流动所具有的流速分布，也就是说，管内流体只有在通过足够长的直管段以后才能形成上述分布情况。