管流
管流是水力學及流體力學的分支，是指液體在管道的流動，且液體不存在自由表面，也稱為內流[1]。存在自由表面的類似流動稱為明渠流。管流和明渠流有許多類似之處，但兩者的差異主要是在是否有自由表面。管流沒有自由表面，因此不會直接受到大氣壓力的影響，但是會受到管子內水壓的影響。
不是所有在封閉管道內的液體流都屬於管流，例如雨水排水道就是在封閉管道內，但多半存在自由表面，因此仍屬於明渠流。唯一的例外是雨水排水道全滿時，不存在自由表面，此時即可視為管流。
管流裏的能量常會表示為揚程，由伯努利定律所定義。為了在探討管流的過程中可以將揚程概念化，管流的圖中常會有水力坡線（hydraulic grade line，HGL）。管流會受到摩擦損失的影響，而摩擦損失是由達西–威斯巴哈方程式所定義。
層流-紊流轉態
編輯管流的行為主要會受到黏度以及重力以及流體本身的慣性力所影響。黏度相對於慣性的影響乭以用雷諾數表示。依雷諾數的不同，管流可分為層流或紊流。在不同粗糙度的圓截面管內，若雷諾數低於大約2000的臨界值[2]，管流最終會是層流，超過臨界值時就會有紊流出現，如穆迪圖中所說明的一樣６若是截面非圓形的管，臨界雷諾數會依截面的長寬比而變化，但仍會 [3]。在一些特殊幾何截面的管子（例如特斯拉閥）內，可能在比臨界雷諾數還小一個數量級（ ）時，就提早變成紊流[4]。
管流可以大致分為：
相關條目
編輯參考資料
編輯- ^ 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. （原始內容存檔於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 .
