The Summarized Formula for Velocity of Turbulent and Laminar Flows in Pipes

Abstract

On the basis of the solution of the equation of the movement (in conception of «vortex backfill”) offered earlier, the generalized formula for a profile of speed of a turbulent and laminar current in pipes is received. The formula has binomial power shape. The received solution allows to consider speed of a turbulent kernel of a stream, or, more precisely, averaged on time value of axial component of this speed, as the sum of three items - carrying, parabolic and power but not parabolic. It is shown that the profile of turbulent speed of the basic part of a stream is described by the parabolic component. Transformation of the equation of movement in which solutions both laminar, and turbulent profiles of speeds (in the basic part of a stream) are direct lines (or very close to them) is offered. Some features of turbulent flow, similar to currents in a granular layer are noted.

Bilt-in turbulence modelling solution method

“…Этот подход к вопросу трактует турбулентное течение как ламинарное, загруженное системой вихревых структур. Такое представление основано на аналогии с течениями в зернистом слое и, как показывают исследования [6,13], имеет с ними много общего. Оно наглядно и помогает изучению процесса.…”

“…Не случайной является и величина х 2 /2. В работе [13] отмечено, что замена переменной t=x 2 /2 в уравнении ламинарного движения в цилиндрических трубах приводит к линейному профилю решения для ламинарного течения и упрощает вид уравнения (14), т.е. является органической для данной системы координат.…”

“…Для нахождения числа у(0) -относительной скорости на оси потока -используем баланс расхода через площадь турбулентного ядра потока, ограниченную радиусом «особой точки» турбулентных профилей осевых скоростей. Особая точка -это экспериментально найденная на графиках y=f(x) точка, где у=1 и х=х к ≈0,75 при всех значениях чисел Рейнольдса[13][14][15]. Используя баланс расхода Q k…”