管流
管流是水力学及流体力学的分支，是指液体在管道的流动，且液体不存在自由表面，也称为内流[1]。存在自由表面的类似流动称为明渠流。管流和明渠流有许多类似之处，但两者的差异主要是在是否有自由表面。管流没有自由表面，因此不会直接受到大气压力的影响，但是会受到管子内水压的影响。
不是所有在封闭管道内的液体流都属于管流，例如雨水排水道就是在封闭管道内，但多半存在自由表面，因此仍属于明渠流。唯一的例外是雨水排水道全满时，不存在自由表面，此时即可视为管流。
管流里的能量常会表示为扬程，由伯努利定律所定义。为了在探讨管流的过程中可以将扬程概念化，管流的图中常会有水力坡线（hydraulic grade line，HGL）。管流会受到摩擦损失的影响，而摩擦损失是由达西–威斯巴哈方程式所定义。
层流-紊流转态
编辑管流的行为主要会受到黏度以及重力以及流体本身的惯性力所影响。黏度相对于惯性的影响乭以用雷诺数表示。依雷诺数的不同，管流可分为层流或紊流。在不同粗糙度的圆截面管内，若雷诺数低于大约2000的临界值[2]，管流最终会是层流，超过临界值时就会有紊流出现，如穆迪图中所说明的一样６若是截面非圆形的管，临界雷诺数会依截面的长宽比而变化，但仍会 [3]。在一些特殊几何截面的管子（例如特斯拉阀）内，可能在比临界雷诺数还小一个数量级（ ）时，就提早变成紊流[4]。
管流可以大致分为：
相关条目
编辑参考资料
编辑- ^ Çengel, Yunus A.; Cimbala, John M. Fluid mechanics: fundamentals and applications. McGraw-Hill series in mechanical engineering. Boston, Mass.: McGraw-Hill Higher Education. 2006: 321. ISBN 978-0-07-247236-3.
- ^ Avila, K.; D. Moxey; A. de Lozar; M. Avila; D. Barkley; B. Hof. The Onset of Turbulence in Pipe Flow. Science. July 2011, 333 (6039): 192–196 [2024-10-14]. Bibcode:2011Sci...333..192A. PMID 21737736. S2CID 22560587. doi:10.1126/science.1203223. （原始内容存档于2022-10-17）.
- ^ Hanks, Richard W.; H-C. Ruo. Laminar-turbulent transition in ducts of rectangular cross section. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. 1966, 5 (4): 558–561. doi:10.1021/i160020a022.
- ^ Nguyen, Quynh M.; Abouezzi, Joanna; Ristroph, Leif. Early turbulence and pulsatile flows enhance diodicity of Tesla's macrofluidic valve. Nature Communications. 17 May 2021, 12 (12): 2884. Bibcode:2021NatCo..12.2884N. PMC 8128925
. PMID 34001882. arXiv:2103.17222 . doi:10.1038/s41467-021-23009-y .
