幂律流体圆管紊流新速度分布式

赵　岩，王常斌

(中国计量大学 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018)



幂律流体圆管紊流新速度分布式

赵岩，王常斌

(中国计量大学 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018)

【摘要】从牛顿流体在圆管中的层流流动的力平衡方程出发，通过引入参考窦国仁的紊流随机理论和普朗特的混合长度理论，推导出牛顿流体在圆管中的紊流流动的力平衡方程.然后，将幂律流体本构方程带入到该力平衡方程中，通过求解该方程推导出幂律流体在圆管中紊流流动的新的速度分布式，该新的分布式的速度分布由幂律流体的流性指数、稠度系数、密度即流体本身特性决定，可以从该式分析幂律流体的本身特性相关参数与其流动情况之间的关系，计算结果与实验对照比较吻合.

【关键词】幂律流体；紊流；混合长度理论；随机理论

非牛顿流体的流动是工程中经常遇到的问题，由于非牛顿紊流系统结构与性质的复杂性，紊流流动[1-3]的问题至今在理论上没有非常精确的解析解[4].虽然紊动微分方程早由雷诺于1895年导出，但由于该方程的不封闭性，使得该方程的求解成为紊流研究的主要困难之一.可喜的是，上世纪三十年代初，普朗特、卡门等学者从不同的途径提出来一系列半经验理论，用以阐述明渠流和管道流的紊流结构.虽然这些理论无法用于描述紊流的脉动结构，但在解决时均流速分布等问题上却得到了较好的结果.这些理论基本上满足了当时生产……