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 13.3管道摩擦阻力

01问题描述
 
    考察水在湍流状态下对理想光滑管道所作用的壁面摩擦力,并对比在不同流速条件下作
用力的变化情况。管道直径0. 02m,剪切力的作用长度为0.2m,流动为完全发展的湍流。
 
    在本例中,需要对湍流的状态进行描述。其湍流参数(Turbulence Parameters)为湍流
强度(Turbulence Instensity)和湍流长度(Turbulence Length)。
 

SolidWorks2012有限元分析 13.3管道摩擦阻力1   

湍流长度l,用于描述容纳动能的人尺度漩涡的尺度。由于漩涡的尺度受到流体流动空
间几何条件的限制,一般估计公式为:
 
    l= 0.07D
 
    这里需要自己计算湍流参数,并在初始条件(Initial conditions)中对其进行设置。
设置对话框如图13-67所示,设置参数参考下面的计算式:

图 13-67  General Settings

 02项目定义
 
通过Wizard,建立并定义如下内容:
 
图13-68入口边界条件

图13 -70求解日标

运行并得到如下的计算结果:

图13 72计算结果

    比较两次计算得到的壁面摩擦阻力值,其比值为3.5。同时,有摩擦阻力是速度平方关
系。这里摩擦阻力略小,是因为计算过程巾考虑的是理想光滑的壁面。这种情况下,阻力系
数会随雷诺数的增加而减小。而当真实考虑壁面表面粗糙度影响的情况下,当雷诺数达到一
定值的时候,阻力系数不会随雷诺数的变化而改变。



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