Time-averaged velocity profile model of drag reducing polymer solutions in the turbulent pipe flow

• Autorzy: Matras Z. , Kopiczak B.

Warianty tytułu

PL

Model uśrednionego w czasie profilu prędkości roztworów polimerowych wykazujących redukcję oporów w turbulentnym przepływie w rurach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The qualitative, theoretical analysis of macromolecular polymer additive effect on abnormal deformation of the velocity profile of the polymer solution flowing in turbulent motion in smooth pipes of circular cross section is presented. Comparison of the substitutive velocity profiles built in the work shows that for the laminar flow polymer additives do not affect its shape. For the turbulent flow time-average, dimensional velocity profile is always more extended comparing to its Newtonian or purely-viscous equivalent at the same Reynolds numbers. The results suggest that this phenomenon increases with increasing values of the characteristic time constant λ, representing viscoelastic properties of the solution, and with decrease in the diameter of the pipe where the flow is performed.

PL

Przedstawiono jakościową, teoretyczną analizę wpływu dodatków wielkocząsteczkowych polimerów na anormalną deformację profilu prędkości roztworu polimerowego przepływającego ruchem turbulentnym w gładkich rurach o przekroju kołowym. Z porównania zbudowanych modeli zastępczych profili prędkości wynika, że w zakresie laminarnym dodatek polimeru nie wpływa na jego kształt. W zakresie turbulentnym uśredniony w czasie wymiarowy profil prędkości jest zawsze bardziej wydłużony od jego newtonowskiego lub czystolepkiego nienewtonowskiego odpowiednika przy takich samych liczbach Reynoldsa. Wykazano ponadto, że zjawisko to nasila się wraz ze wzrostem wartości charakterystycznej stałej czasowej λ, reprezentującej własności lepkosprężyste roztworu oraz w miarę zmniejszania się średnicy rury, w której realizowany jest przepływ.

Słowa kluczowe

EN

velocity profile; pipe flow; drag reduction

PL

profil prędkości; przepływ w rurze; redukcja oporów

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 109, z. 1-M
• Strony: 155--164
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., wz.

Twórcy

autor

Matras Z.

• Division of Fluid Mechanics, Cracow University of Technology

autor

Kopiczak B.

• Division of Fluid Mechanics, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Toms B.A., Proceedings of the First International Congress in Rheology Amsterdam, Vol. 2, North-Holland, Amsterdam 1948, 135.
• [2] Bogue D.C., Metzner A.B., Velocity profiles in turbulent pipe flow: Newtonian and non-newtonian fluids, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals 2, 2, 1963, 143-149.
• [3] Prandtl L., ZAMM, 1, 1921, 431.
• [4] Virk P.S., Drag reduction fundamentals, AIChE J., 21, 1975, 625.
• [5] Gyr A., Bewersdorff H.W., Drag Reduction of Turbulent Flows by Additives, Kluwer, London 1995.
• [6] Amarouchene Y., Bonn D., Kellay H., Lo T., L’vov V.S., Procaccia I., Reynolds number dependence of drag reduction by rodlike polymers, Physics of Fluids, 20, No. 6, 2008.
• [7] Matras Z., Przepływ cieczy Tomsa w przewodach kołowych, Wydawnictwo PK, Kraków 1985.
• [8] Matras Z., Przepływ nienewtonowskich roztworów polimerowo-micelarnych w rurach, Grant KBN, nr 3 T09C 041 27, 2007.