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微细圆管内气体流动阻力特性的进一步研究
杜东兴;谭立彦;李志信;过增元
【期刊名称】《工程热物理学报》
【年(卷),期】1999(20)5
【摘要】本文采用短管重现长管中流动状态的方法，实验测量了内径为84．7μm 的微细管内气体流动的沿程压力分布。
结果表明，当管内气体具有较大的马赫数时，其沿程压力偏离直线分布而下降较快；在层流状态下，与大尺度不可压流动相比，微细管内气体流动具有较大的平均范宁摩擦系数Cf；管径的测试误差为沿程压力
测量误差的主要来源。
【总页数】5页(P603-607)
【关键词】微细圆管;气体流动;压力分布;阻力特性
【作者】杜东兴;谭立彦;李志信;过增元
【作者单位】清华大学工程力学系
【正文语种】中文
【中图分类】O357
【相关文献】
1.微细光滑圆管内气体流动阻力特性的实验研究 [J], 李志信;杜东兴;过增元
2.表面粗糙度对微细管内气体流动特性的影响 [J], 陈冰雁;姚朝晖;何枫;丁英涛
3.微细光滑管内气体的流动与传热特性研究 [J], 邬小波;过增元
4.气体在微细多孔介质中的流动阻力研究 [J], 黄寓理;姜培学;胥蕊娜
5.微细管内气体流动特性实验研究及影响因素分析 [J], 唐桂华;陶文铨;何雅玲;王秋旺
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文章编号：2095－6835（2020）05－0021－05基于COMSOL的非牛顿流体在管道中的流动特性研究＊李亚飞，周懿，胡钺，高政（船舶动力工程技术交通行业重点实验室，湖北武汉430063；武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北武汉430063）摘要：在工农业生产中，存在大量非牛顿流体在管道中的流动现象，比如石油钻井采集液的集输、高分子聚合物塑料制品的生产加工等。
相比传统的牛顿流体，关于非牛顿流体在管道内的流动的研究还有很大发展空间，因此对其机理的研究具有重要的现实意义。
借助多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics，对非牛顿流体在管道内的流动现象进行了数值模拟研究。
主要研究了非牛顿流体在不同截面直管中的流动，分析了流体在管道内的速度场分布情况。
结果表明，在同一圆管道内，幂律指数的增大会使幂律流体表现出剪切增稠效应，降低流动性，进而缩短流体的速度入口段长度；对于相同的边界条件，不同的管道横截面形状会影响幂律非牛顿流体的速度分布；管内流动的Carreau非牛顿流体的剪切应变速率与黏度关系符合其本构方程特性，相比牛顿流体表现出了明显较差的流动性。
关键词：非牛顿流体；管道；一维剪切；幂律流体中图分类号：TS201文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.05.0071687年牛顿提出，作一维剪切流动的水，其剪切应变速率与剪切应力的大小成正比，这个规律就是后来著名的牛顿内摩擦定律。
在流变学中，流变性符合这一规律的流体被称作牛顿流体；反之，则为非牛顿流体。
相比于牛顿流体，非牛顿流体在工农业生产乃至医学研究中出现得更为广泛，比如石油钻井采出液的集输处理、聚合物塑料制品加工、人体血液在血管中的流动等。
上述这些情形都涉及非牛顿流体在管道内的流动问题，因此非牛顿流体在各种管道环境下的流动机理具有充分的研究价值。
1867年，J.C.麦克斯韦提出线性黏弹性方程，开始了非牛顿流体力学的研究。
第 6 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 6 2023 年 12 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Dec. 2023 DOI:10.12170/20220813005刘泽瀚，俞缙，王元清，等. 海上超长管道浮运受力和变形特性[J]. 水利水运工程学报，2023（6）：142-151. （LIU Zehan, YU Jin, WANG Yuanqing, et al. Floating stress and deformation characteristics of ultra-long offshore pipelines[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023（6）: 142-151. （in Chinese））海上超长管道浮运受力和变形特性刘泽瀚1，俞缙2，王元清3，李彬鹂2，王磊3(1. 厦门工学院建筑科学与土木工程学院，福建厦门 361021； 2. 华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心，福建厦门 361021； 3. 厦门市政水务集团有限公司，福建厦门 361008)摘要: 随着中国经济发展，沿海城市对自然资源的需求日益增长，使用超长管道进行跨海域自然资源运输对沿海城市经济发展具有重大意义。
但当前跨海超长管道的设计与铺设主要依靠经验与工程类比方法。
为对海上超长管道浮运过程提供科学依据和实测数据，依托厦门同安湾海域管道浮运施工项目开展海上超长管道浮运过程的流固耦合数值模拟研究。
结果表明：无论在水流还是波浪作用下，海上管道浮运时管身的应变及位移与管道的长细比、相对流速成正比，与拖船数量、管身弯折角度成反比；每增加1艘拖船管身最大位移约减小一半，改变拖船数量或拖力可有效控制管道变形；可根据管道浮运阻力和变形计算结果合理安排拖船，保证管道浮运施工安全；波流联合作用时管道变形较大，应选择海上波浪较小时进行管道浮运。
管道输送流体的流阻特性分析引言管道输送流体是工业生产中常见的一种方式。
在实际应用中，了解管道输送流体的流阻特性对于提高输送效率和降低能耗都有重要意义。
本文将从不同角度分析管道输送流体的流阻特性，并探讨一些影响因素。
一、流体运动形式对流阻的影响流体在管道中的运动形式根据雷诺数的大小可以分为层流和湍流。
层流是指在雷诺数较低时，流体分子沿着轴线方向有序运动，流线清晰，流动稳定。
湍流则是指在雷诺数较高时，流体发生乱流运动，流线混乱，流动不稳定。
在层流情况下，由于流体分子之间的摩擦力较小，流阻较小；而在湍流情况下，由于摩擦力增大，流阻较大。
因此，对于管道输送流体来说，了解其运动形式对于确定流阻特性至关重要。
二、管道的形式对流阻的影响管道的形式也会对流阻产生影响。
常见的管道形式有圆管、方管和矩形槽等。
相同内径的管道中，圆管的流阻最小，而方管和矩形槽的流阻较大。
这是因为在圆管中，流体分子之间的摩擦力相对较小；而在方管和矩形槽中，由于几何形状的限制，摩擦力增大，导致流阻的增加。
因此，在设计管道输送系统时，应选择合适的管道形式，以降低流阻，提高输送效率。
三、管道内壁粗糙度对流阻的影响管道内壁的粗糙度也会对流阻产生影响。
粗糙度越大，摩擦力越大，流动阻力越大。
因此，在设计管道系统时，应考虑管道内壁的材质和粗糙度。
通过优化管道内壁的粗糙度，可以降低管道的流阻，提高输送效率。
四、流体的流速对流阻的影响流速是影响流体流阻的重要因素之一。
流速越大，流体分子间的摩擦力越大，流动阻力也越大。
因此，在设计管道输送系统时，应根据实际需要控制流速，以避免过高的流速导致能源浪费和管道破裂等问题。
同时，适当增加流速也有助于提高输送效率，但需要在安全范围内加以控制。
结论管道输送流体的流阻特性是一个复杂而重要的问题。
了解流体的运动形式、管道的形式、管道内壁粗糙度和流速等因素对于确定流阻特性具有重要意义。
合理选择管道形式、优化管道内壁的粗糙度、控制流速等措施可以降低流阻，提高输送效率。
强化管在空压机后冷器中传热与流阻性能研究
彭炳初
【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】1997(000)003
【摘要】在空气压缩机后冷却器中采用横纹管、螺旋槽管及光滑管作为换热元件，以压缩空气、水为换热介质，进行了传热和流体力学性能的测试。
实验结果表明：前两种强化管对压缩机后冷却器都有较显著的传热效果。
但相比之下，横纹管比螺旋槽管的效果更好。
本文还对两种强化管的传热和流阻机理进行了探讨。
【总页数】1页(P81)
【作者】彭炳初
【作者单位】广东肇庆佳能机电设备厂;华南理工大学化工学院，广州510641
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.5
【相关文献】
1.钛合金螺旋扁管换热器流阻与传热性能实验研究 [J], 董新宇;毕勤成;贺宇峰;王腾;桂淼
2.液冷式CPU散热器的传热强化及流阻性能 [J], 孙滔;高学农;欧阳灿;唐亚男
3.超低流阻板式换热器减阻强化传热的研究 [J], 徐百平;雷鸣
4.几种强化传热管的流阻和传热性能 [J], 张亚君;李军;邓先和;李志武
5.超低流阻板式换热器强化传热研究 [J], 徐百平;吴雪
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螺旋扭曲扁管传热流阻性能及工艺计算方法研究
马金伟;姚立影;解德甲;杨磊杰;陈满;孟岳;武海峰;张向南;张楠楠
【期刊名称】《石油化工设备》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】螺旋扭曲扁管是一种非标换热管,成熟的热交换器计算商业软件,如HTRI、Aspen EDR等目前均尚未提供对应的计算模型,现有计算方法存在不统一、偏差大等问题。
以螺旋扭曲扁管为对象,通过数值模拟计算、实验测试对其进行传热及流
阻性能研究,综合利用HTRI传热计算软件,建立了一套螺旋扁管传热及流阻性能的
通用化计算方法。
进行了通用化计算结果、数值模拟分析数据、实验测试数据的对比,验证了通用计算方法的准确性,对螺旋扭曲扁管的工艺设计具有指导意义。
【总页数】6页(P12-17)
【作者】马金伟;姚立影;解德甲;杨磊杰;陈满;孟岳;武海峰;张向南;张楠楠
【作者单位】甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司;上海蓝滨石化设备有限责任公
司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ050
【相关文献】
1.螺旋扭曲扁管换热器的研究进展与工业应用
2.螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻性能试验研究
3.无折流板扭曲扁管热交换器传热与流阻特性试验研究
4.高扭曲比螺
旋扁管的管内传热及流阻性能5.椭圆扭曲螺旋管传热及流阻特性模拟研究
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文章编号：2095－6835（2020）08－0024－05非牛顿流体在不规则管道中的流动特性研究＊李亚飞，周懿，胡钺，高政（船舶动力工程技术交通行业重点实验室，湖北武汉430063；武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北武汉430063）摘要：非牛顿流体被大量应用于工业生产中，如利用剪切稀化流体应用的酱类食品生产运输、高分子聚合物在工业生产中的管道运输及钻井用洗井液完井液等。
相比传统的牛顿流体，关于非牛顿流体在管道内的流动的研究还有很大发展空间，因此对其机理的研究具有重要的现实意义。
借助多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics，对非牛顿流体在不规则管道内的流动现象进行了数值模拟研究，分析了非牛顿流体在管道内的速度场分布、剪切应变速率分布以及黏度分布情况。
结果表明，在同一不规则管道中，管内流动的非牛顿Carreau流体的剪切应变速率与黏度关系符合其本构方程特性，相比牛顿流体表现出了明显较差的流动性，且速度场的分布一直保持一致；实验组非牛顿流体的剪切应变速率量级比对照组牛顿流体小很多，解释了两种流体在速度场分布的差异性；验证了Carreau流体构型中剪切应变速率与黏度的负相关关系。
关键词：非牛顿流体；管道；流动特性；幂律流体中图分类号：O373文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.08.009非牛顿流体是剪切力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。
非牛顿流体的应用十分普遍，涉及采用剪切增稠液体的装甲、食品工厂设计果酱类食品的运输加工及高分子聚合物在化工生产中的运输等诸多方面。
这类非牛顿流体在工业生产方面的应用研究，直接影响工业生产效率及国家经济，因此对非牛顿流体在管道中的流动机理具有较大的研究价值。
对非牛顿流体的研究方法包括实验法、解析解法与数值解法。
实验法直接，但成本高且实验普遍性不高。
解析解法理论上为最理想的研究方法，通过建立合适的微分方程，使用纯数学方法得出方程的精确解；但对于非牛顿流体复杂的流动情况来说，求解的难度过大。
