Ocena rodzaju ruchu w przewodzie pracującym pod ciśnieniem w warunkach oscylacyjnego przepływu wody

• Autorzy: Kołakowska A. , Mitosek M.

Warianty tytułu

EN

Assessment of motion type in pressurised pipe under oscillating water flow

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule oceniany jest rodzaj ruchu w przewodzie pracującym pod ciśnieniem w warunkach oscylacyjnego przepływu wody. Ruch oscylacyjny cieczy w przewodach może być rozpatrywany jako ruch naprzemienny lub jednokierunkowy. Ruch naprzemienny obejmuje zjawisko uderzenia hydraulicznego oraz wahania masy w układzie. Do ruchu jednokierunkowego o oscylacyjnym przepływie można zaliczyć przepływ krwi w tętnicach oraz zmienne w czasie przepływy, np. w sieciach wodociągowych. W przypadku małych amplitud prędkości przepływy te traktuje się jako quasi-ustalone. W przepływach oscylacyjnych można wyróżnić pięć stref ruchu: laminarny, zaburzony laminarny, słabo turbulentny, warunkowo turbulentny i o turbulencji w pełni rozwiniętej. Ze względu na trudności oceny granicy rozdziału tych stref, rozważania teoretyczne i doświadczalne koncentrują się na wyznaczeniu granicznej wartości liczby Reynoldsa Rekr, dla której turbulencja jest już w pełni rozwinięta. Przeanalizowano wpływ częstotliwości oscylacji na wartość Rekr. Stwierdzono, że w przypadku niskiej częstotliwości krytyczna wartość liczby Reynoldsa jest porównywana z wartością Rekr jak dla ruchu ustalonego. W przypadku wyższej częstotliwości oscylacji tego ruchu Rekr może przyjmować wartości większe. Interesującym zagadnieniem jest kształtowanie się oporów, zarówno w przepływie laminarnym, jak też turbulentnym, w przepływach o charakterze oscylacyjnym. Zagadnienie to jest szczególnie ważne przy ocenie warunków przepływu o charakterze quasi-ustalonym, typowych dla sieci wodociągowych. Obecnie są prowadzone badania eksperymentalne wpływu oscylacji prędkości przepływu na opory ruchu w przewodach wykonanych z różnych materiałów.

EN

The type of motion under oscillating water flow is analysed in the paper. Oscillatory liquid flow in pressurised pipes may be considered as a type of alternate or unidirectional motion. Alternate flow involves the phenomenon of water hammer and swinging of mass in a pipe. Flow of blood in arteries, as well as numerous cases of changes in time flows, e.g. in water-pipe networks, may be regarded as oscillation - unindirectional motion. For small amplitudes of stream velocity, flows are treated as quasi-steady flow. In oscillation flows, five types of zones of motion may be distinguished: laminar, distorted laminar, weakly turbulent, conditionally turbulent and fully turbulent. Due to difficulties in determination of phase boundaries of the zones, theoretical and experimental considerations have concentrated on the estimation of the critical value of the Reynolds number Rekr when flow becomes fully turbulent. Influence of oscillation frequency on the value of Rekr is analysed in the paper. It has been stated that for smali values of freąuency, the critical value Rekr is comparable with the critical Reynolds number for steady flow. When oscillation frequency increases, the critical value Rekr may become higher. An interesting issue is estimation of pressure loss when laminar and turbulent oscillation flows occur. This is particularly important when quasi-steady flow, typical for water-pipe net-work, is considered. At present, experimental research is carried out to estimate the influence of velocity oscillation on the pressure loss in pressurised pipes made of different materials.

Słowa kluczowe

PL

quasi-ustalony przepływ; oscylacje ciśnienia; straty ciśnienia; krytyczna liczba Reynoldsa

EN

quasi-unsteady flow; pressure oscillation; pressure loss; critical Reynolds number

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: z. 55
• Strony: 5--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kołakowska A.

autor

Mitosek M.

• Wydział Inżynierii Środowiska Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] Hino M., Sawamota M., Takasu S.: Experiments on transition to turbulence in an oscillatory pipe flow. J. Fluid Mechanics, 1976, vol. 75, s. 193-207.
• [2] Kurokawa J., Morikawa M.: Accelerated and decelerated flows in a circular pipe. Bulletin of the JSME, 1985, vol. 29, No 24, s. 758-765.
• [3] Mitosek M.: Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. Wyd. PWN, Warszawa 2001.
• [4] Mitosek M.: Wahania masy cieczy w przewodzie. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2003.
• [5] Ohmi M., Iguchi M.: Critical Reynolds Number in an Oscillating Pipe Flow. Bulletin of the JSME, 1982, vol. 25, 200, s. 165-172.
• [6] Sołoduszkiewicz A.: Niestacjonarne przepływy cieczy w przewodach pracujących pod ciśnieniem. Prace Naukowe PW Inżynieria Środowiska, z. 50, 2007, s. 39-58.
• [7] Vennatr0 B.: Oscillating flow in pipelines. Proc. XIX IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Cavitation, Singapure, 1998, vol. 2, s. 692-702.
• [8] Wylie E.B., Streeter V.L.: Fluid transients in systems. Prentice Hall, Englewood, USA, 1993.