理论教育 全新通用穆迪图设计

全新通用穆迪图设计

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:如今,计算机已广泛应用于各个领域,因此,作者以柯列布鲁克-怀特公式为基础,利用计算机技术编程,绘制了精确度较高的穆迪图,见图1-3(中文版)和图1-4(英文版)。图1-3和图1-4中的新设计的通用穆迪图增加了紊流光滑区和紊流过渡区的分区界线,CD曲线则为紊流过渡区和紊流粗糙区的分区界线。为了和尼古拉兹实验曲线图的5个阻力区相对应,新设计的通用穆迪图也分为5个阻力区。

全新通用穆迪图设计

1944年,穆迪(F.Moody,1880—1953年,美国工程师,教授)以柯列布鲁克-怀特公式为基础,采用双对数坐标,以相对粗糙度ε/d为参数,将雷诺数Re作为横坐标,以沿程阻力系数λ作为纵坐标,绘制了适用于工业管道的表征沿程阻力系数λ与雷诺数Re以及相对粗糙度ε/d三者之间的函数关系的计算图,即穆迪图(见图1-2)。图中“Frictionfactorf”翻译成中文为“摩阻系数f”。本书中的各种穆迪图中,符号λ和符号f的意义相同,均表示沿程阻力系数(或摩阻系数)。

穆迪图简化了计算,不需先判断管流属于哪个区,也不需进行烦琐的计算(特别是按柯列布鲁克-怀特公式求λ的计算),根据雷诺数Re和相对粗糙度ε/d就可查得沿程阻力系数λ。

受当时的条件限制,以前手工绘制的穆迪图的精确度不高。

如今,计算机已广泛应用于各个领域,因此,作者以柯列布鲁克-怀特公式为基础,利用计算机技术编程,绘制了精确度较高的穆迪图(简称新设计的通用穆迪图),见图1-3(中文版)和图1-4(英文版)。

图1-3和图1-4中的新设计的通用穆迪图增加了紊流光滑区和紊流过渡区的分区界线(图中的AB曲线),CD曲线则为紊流过渡区和紊流粗糙区的分区界线。为了和尼古拉兹实验曲线图的5个阻力区相对应,新设计的通用穆迪图也分为5个阻力区。

(1)层流区(Ⅰ区)

该区为图中Re<2300的区域。

(2)临界区(Ⅱ区)

临界区相当于尼古拉兹实验曲线的层流向紊流过渡区(Ⅱ区),为图中2300<Re<4000的区域。该区是层流向紊流过渡的临界区域,流动不稳定,可能是层流,也可能是紊流,目前尚无适合的经验公式。实际工业管道的水力计算,其雷诺数Re一般不在该区。为了计算方便,利用紊流光滑区(Ⅲ区)和紊流过渡区(Ⅳ区)的计算公式(即柯列布鲁克-怀特公式)向Ⅱ区延伸绘图(新设计的通用穆迪图中的Ⅱ区的阴影中的ε/d线条),其查图结果可供参考使用。(www.daowen.com)

(3)紊流光滑区(Ⅲ区)

该区相当于尼古拉兹实验曲线的紊流水力光滑管区(Ⅲ区),为图1-3中4000<Re<26.98(ε/d)-8/7的区域。该区在AB曲线的下方且Re>4000的区域。

(4)紊流过渡区(Ⅳ区)

该区相当于尼古拉兹实验曲线的紊流水力粗糙管过渡区(Ⅳ区)。

该区为图1-3中26.98(ε/d)-8/7<Re<2308(ε/d)-0.85的区域。该区在AB曲线和CD曲线之间且Re>4000的区域。

(5)紊流粗糙区(Ⅴ区)

紊流粗糙区相当于尼古拉兹实验曲线的紊流粗糙管平方阻力区(Ⅴ区),为图1-3中Re>2308(ε/d)-0.85的区域。该区在CD曲线的右方。

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