عامل دارسي الاحتكاك: ماذا ، كيف تجد ، رسم بياني ، كيانات مختلفة


في هذه المقالة سيتم مناقشة الموضوع المسمى "عامل الاحتكاك دارسي" والحقائق المتعلقة بعامل الاحتكاك دارسي. تلعب معادلة عامل الاحتكاك دارسي دورًا مهمًا جدًا في ميكانيكا الموائع.

عامل الاحتكاك دارسي هو معلمة فيزيائية تتعلق بفقدان الرأس أو فقدان الضغط بسبب الاحتكاك على طول مقدار معين من طول الملف أو الأنبوب إلى متوسط ​​سرعة السائل غير القابل للضغط. عامل الاحتكاك دارسي هو كمية فيزيائية بلا أبعاد.

ما هو عامل الاحتكاك دارسي؟

عامل الاحتكاك دارسي هو معامل فيزيائي يستخدم لوصف خسارة الملف أو الأنبوب بسبب الاحتكاك. عامل الاحتكاك دارسي قابل للتطبيق لكل من تدفق القناة المفتوحة وتدفق القناة المغلقة.

صورة - عامل احتكاك دارسي ؛
حقوق الصورة - ويكيميديا ​​كومنز

عامل الاحتكاك دارسي هو معامل فيزيائي يوصف بأنه كمية فيزيائية تُستخدم لحساب فقد الطاقة الاحتكاكية. يتم تغليف عامل الاحتكاك دارسي للمقاومة بسبب الاحتكاك وسرعة السائل غير القابل للضغط داخل الملف أو الأنبوب.

يستخدم عامل الاحتكاك دارسي على نطاق واسع في التدفق المضطرب لحساب مقدار فقد الرأس أثناء الاحتكاك في الأنبوب.

صيغة عامل الاحتكاك دارسي:

فيما يلي معادلة عامل الاحتكاك دارسي ،

Hf = 4fLv2/ 2gD

أين،

Hf = فقدان الضغط أو فقدان الرأس

f = معامل الاحتكاك أو معامل الاحتكاك

L = طول الملف أو الأنبوب

v = سرعة السائل غير القابل للضغط

g = التسارع بسبب الجاذبية (قيمة g 9.8 متر لكل ثانية مربعة)

D = قطر الملف أو الأنبوب

معادلة فقدان الضغط: -

في ملف أو أنبوب أسطواني حيث يتدفق السائل غير القابل للضغط في حركة ، الملف الأسطواني أو الأنبوب الذي له قطر موحد D ، يظهر فقدان الضغط أثناء التأثير اللزج الذي يتم التعبير عنه حيث يتناسب p بشكل مباشر مع طول الأسطوانة يمكن التعبير عن الملف أو الأنبوب بمساعدة معادلة Darcy - Weisbach ،

أين،

Δp / L = مقدار فقدان الضغط لكل وحدة طول هو ، والذي يتم التعبير عنه كـ Pacals لكل متر

fD = معامل الاحتكاك أو معامل الاحتكاك

ت = سرعة سائل غير قابل للضغط والذي يتم التعبير عنه بالمتر في الثانية

DH= القطر الهيدروليكي الذي يعبر عنه بالمتر

ρ = كثافة السائل التي يتم التعبير عنها بالكيلوجرام لكل متر مكعب

شكل فقدان الرأس: -

يظهر مصطلح فقد الرأس الذي يتم التعبير عنه كـ Δh هو فقدان الضغط بسبب الاحتكاك في نفس طول عمود المائع غير القابل للضغط.

الشكل الرياضي لفقدان الرأس هو ،

Δp = ρgΔh

Δh = يظهر فقدان الرأس بسبب الاحتكاك في نفس طول الملف أو الأنبوب والوحدة متر.

g = التسارع بسبب الجاذبية (قيمة g 9.8 متر لكل ثانية مربعة)

من المفيد ظهور فقدان الرأس بسبب الاحتكاك بنفس طول الملف أو الأنبوب ،

أين،

L = طول الملف أو الأنبوب والوحدة متر

يمكن أن تكون معادلة دارسي-فايسباخ مكتوبة لفقدان الرأس ،

في شكل تدفق حجمي: -

العلاقة بين معدل التدفق الحجمي وسرعة التدفق المتوسطة هي ،

س = أ *

أين،

س = وحدة معدل التدفق الحجمي هي متر مكعب في الثانية

أ = مساحة المقطع العرضي للملف أو الأنبوب والوحدة هي متر مربع

v = سرعة المائع غير القابل للضغط الذي يتم التعبير عنه بالمتر في الثانية

في ملف أو أنبوب يتدفق السائل بقطر أنبوب D_c ،

يمكن كتابة معادلة دارسي-فايسباخ كـ ،

شكل إجهاد القص: -

يمكن أن تكون معادلة دارسي-فايسباخ في شكل إجهاد القص ،

كيف تحسب معامل الاحتكاك دارسي؟

عملية الحساب عامل الاحتكاك للتدفق المضطرب يرد أدناه ،

  1. في البداية نحتاج إلى تحديد قيمة رقم رينولدز للتدفق المضطرب باستخدام هذه الصيغة ،
  2. ρ x V x D x μ
  3. في الخطوة التالية ، يجب حساب الخشونة النسبية باستخدام صيغة \ frac {k} {D} التي تقل قيمتها عن 0.01
  4. في الخطوة الأخيرة استخدم صيغة Moody للخشونة بمساعدة رقم رينولدز ،
  5. f = 0.0055 x [1 + (2 x 10 ^ 4 xk / D +106/يكرر)1/3

عامل الاحتكاك دارسي للتدفق الرقائقي:

يمكن كتابة عامل الاحتكاك دارسي للتدفق الصفحي ،

معامل الاحتكاك دارسي للتدفق الرقائقي في الأنابيب الدائرية: -

fD = 64 / إعادة

أين،

إعادة = رقم رينولدز

أين،

μ = لزوجة السائل غير القابل للضغط

ت = μ / ρ

معامل الاحتكاك دارسي للتدفق الرقائقي في الأنابيب غير الدائرية: -

و = ك / إعادة

نطاق الاحتكاك دارسي عامل التدفق الصفحي في الأنابيب غير الدائرية هو،

تدفق الصفحي:-

  1. عندما تكون قيمة رقم رينولدز أقل من 2000 فإن هذا النوع من التدفق يسمى التدفق الصفحي.
  2. التحليل الرياضي للتدفق المضطرب سهل.
  3. سرعة التدفق المضطرب منخفضة للغاية.
  4. تظهر الحركة المنتظمة في السوائل التي تتدفق في حركة التدفق الصفحي.
  5. التدفق الصفحي بشكل عام هو نوع نادر جدًا من التدفق.
  6. ملف تعريف سرعات التدفق الصفحي جدار الأنبوب أو القضيب الأقصى.
  7. يكون معدل سرعة صفائح التدفق في القسم الأوسط من القضيب أو الأنبوب في حده الأدنى.
  8. يظهر متوسط ​​الحركة في أي تدفق للسائل الجانبي.
صورة - منظر مقرّب للماء يتدفق إلى أسفل ؛
حقوق الصورة - ويكيبيديا

عامل الاحتكاك دارسي للتدفق المضطرب:

أقصى نظام للسوائل في المنشآت النووية يعمل بنوع تدفق التدفق المضطرب. مقاومة هذا التدفق تخضع لمعادلة دارسي-فايسباخ.

احتكاك التدفق المضطرب هو قياس إجهاد القص الذي يتم تطبيقه في جدار قضيب أو أنبوب أثناء تدفق الاضطراب. تدفق المضطرب يخضع لمعادلة دارسي-فايسباخ التي تتناسب طرديًا مع مربع متوسط ​​السرعة للسائل المتدفق في منطقة معينة.

الجريان المضطرب:-

  1. رقم رينولدز أكثر من 3500.
  2. السرعة عالية جدًا.
  3. تظهر حركة غير منتظمة
  4. يظهر متوسط ​​الحركة في أي تدفق للسائل الجانبي.
  5. الملف التعريفي لسرعة التدفق المضطرب في منطقة معينة ينخفض ​​بسرعة عندما يتعلق الأمر بجدار الأنبوب أو القضيب.
  6. من الواضح أن ملف سرعة التدفق المضطرب في منطقة معينة مسطح عندما يتعلق الأمر بالقسم المركزي للقضيب أو الأنبوب

معامل الاحتكاك لصيغة التدفق المضطرب:

تم تعريف معادلة Colebrook-White على أنها f لعامل احتكاك دارسي ، وظيفة رقم رينولدز كـ Re، الخشونة النسبية للأنابيب تعبر عن ε / Dh لكل من الأنابيب الملساء والأنابيب الخشنة.

عامل الاحتكاك لصيغة التدفق المضطرب هو ،

أو،

أين،

Dh (م ، قدم) = القطر الهيدروليكي لملء السائل في قنوات دائرية

Dh = D = القطر الداخلي للمنطقة التي يتدفق منها تدفق الاضطراب

Rh (م ، قدم) = نصف القطر الهيدروليكي لملء السائل في قنوات دائرية

Rh = D / 4 = القطر الداخلي للمنطقة التي يتدفق منها تدفق الاضطراب / 4

تم حل معادلة Colebrook عدديًا لطبيعتها الضمنية. الآن يتم استخدام وظيفة Lambert W اليوم أيضًا للحصول على إعادة صياغة صريحة لمعادلة Colebrook.

أ = 2.51 / رe

أو،

10-1/2 = الفأس + ب

ع = 10-1/2

سوف نحصل ،

px = الفأس + ب

[اللاتكس] x = - \ frac {w (- \ frac {ln p} {a}) p ^ - ^ b ^ / ^ a} {ln p} - \ frac {b} {a} [/ latex]

ثم،

[اللاتكس] f = \ frac {1} {(\ frac {(2W (\ frac {ln 10} {2a}) 10 ^ b ^ / ^ 2 ^ a} {ln 10} - \ frac {b} {a }) ^ 2} [/ لاتكس]

أشكال موسعة: -

الشكل الرياضي الإضافي لمعادلة كولبروك هو ،

[اللاتكس] \ frac {1} {\ sqrt {f}} = 1.7384… .. - 2 سجل \ يسار (\ frac {2 \ varepsilon} {D_h} + \ frac {18.574} {R_e \ sqrt {f}} ) [/ لاتكس]

أين،

1.7384 .... = 2 سجل (2 * 3.7) = 2 سجل (7.4)

18.574 = 2.51 * 3.7 * 2

و،

أو،

أين،

1.1364…. = 1.7384 ... = - 2 سجل (2) = 2 سجل

(7.4) - 2 تسجيل (2) = 2 تسجيل (3.7)

9.287 = 18.574 / 2 = 2.51 * 3.7

مخطط عامل الاحتكاك دارسي:

مخطط عامل الاحتكاك دارسي هو مزيج من أربعة معلمات فيزيائية مثل ، معامل فقدان الضغط ، رقم رينولدز ، و الخشونة النسبية من الملف أو الأنبوب ونسبة قطر الملف أو الأنبوب.

مخطط عامل الاحتكاك دارسي هو عامل مادي بلا أبعاد بمساعدة دارسي - يمكن كتابة معادلة فايسباخ على النحو التالي ،

يمكن حساب انخفاض الضغط

أو،

عامل الاحتكاك دارسي
صورة - مخطط عامل احتكاك دارسي ؛ حقوق الصورة - ويكيبيديا

التعبير عن عامل الاحتكاك دارسي للتدفق الرقائقي هو ،

في تدفق الاضطراب ، تمثل العلاقة بين رقم رينولدز Re ، عامل الاحتكاك يمثل fD، والخشونة النسبية تمثل ∈ / D معقدًا.

التعبير عن عامل احتكاك دارسي للتدفق المضطرب هو ،

عامل الاحتكاك دارسي للمواد المختلفة:

فيما يلي عامل الاحتكاك دارسي للمواد المختلفة ،

مواد الأنابيبخشونة مطلقة
العناية بالقدمميكرون
النحاس أو النحاس المسحوب0.0000051.5
الصلب التجاري0.00015045
خرسانة0.001 - .01300 - 3000
عصا الخشب0.0006 - 0.003200 - 900
الحديد المطاوع0.00015045
الصلب المبرشم0.003 - 0.03900 - 9000

عامل الاحتكاك دارسي للأنبوب:

الرسم البياني المزاجي أو عامل الاحتكاك للأنبوب يرسم الخشونة النسبية للملف أو الأنبوب الذي يتم التعبير عنه كـ ∈ / D ورقم رينولدز.

عامل الاحتكاك دارسي للماء:

يُشتق الرسم البياني المزاجي أو عامل الاحتكاك للمياه من فقدان ضغط الماء في ملف أو أنبوب بسبب الاحتكاك بين الأنبوب وتدفق الماء بداخله.

إندراني بانيرجي

مرحباً .. أنا إندراني بانيرجي. أكملت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. أنا شخص متحمس وأنا شخص إيجابي حول كل جانب من جوانب الحياة. أحب قراءة الكتب والاستماع إلى الموسيقى. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn-https: //www.linkedin.com/in/indrani-banerjee-2487b4214

آخر المقالات