层流和紊流流态下对输流管道运动方程的修正

摘要

为了考虑实际流体流速非均匀分布对输流管道振动和稳定性的影响,对目前广泛采用的基于理想流体模型的输流管道运动方程进行了修正。对圆管层流,由抛物线分布律得到的离心力项流态修正系数为1.333;对圆管紊流,由指数律和对数律得到基本一致的结果:流态修正系数随Reynolds数的增大而减小,在Re=103—105范围内,流态修正系数为1.018—1.053。与理想流体情况相比,层流和紊流流态下管道的临界流速均有所下降。发散失稳临界流速降低比率分别为13.4%和0.9%—2.5%。流态对颤振失稳临界流速的影响更大,层流下的降低比率可达36%。通过引入等效流速和等效质量2个新概念,可将不同流态下的输流管道问题用理想流体流动下的运动方程进行求解。