Representación del Perfil de Velocidad para Flujos Turbulentos Totalmente Desarrollados en Tuberías: Una Ley de Potencia Modificada
Autores: Salama, Amgad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Representación del Perfil de Velocidad para Flujos Turbulentos Totalmente Desarrollados en Tuberías: Una Ley de Potencia Modificada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Prácticas de diseño
Aplicaciones de ingeniería
Campo de flujo
Parámetros
Perfil de velocidad
Flujos turbulentos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En las prácticas de diseño de muchas aplicaciones de ingeniería, puede ser suficiente contar con información general sobre el campo de flujo para proporcionar magnitudes de los parámetros que son esenciales para completar el diseño con una precisión razonable. Si tales parámetros de diseño pueden ser estimados siguiendo pasos más simples, puede ser posible abandonar la necesidad de realizar trabajos numéricos y/o experimentales costosos para producirlos. En este trabajo, estamos interesados en proporcionar una ley de potencia generalizada que represente el perfil de velocidad para flujos turbulentos completamente desarrollados. Esta ley incorpora dos parámetros de ajuste m y n que representan los exponentes de (1) una escala de longitud no dimensional y (2) un exponente general, respectivamente. Estos dos parámetros pueden ser determinados ajustando los datos experimentales y/o computacionales. En este trabajo, el ajuste de datos experimentales de referencia y de dinámica de fluidos computacional (CFD) encontrados en la literatura revela que el parámetro m cambia en un rango relativamente más pequeño (entre 1 y 2), mientras que el parámetro n cambia en un rango más amplio (entre 1 y 12 para el rango de número de Reynolds considerado). Estos dos parámetros (m y n) no son, en general, universales, y dependen del número de Reynolds (Re). También se desarrolló una correlación para correlacionar n y Re en la región de flujo turbulento. Con el fin de preservar la continuidad de la derivada del perfil de velocidad en la línea central, se recomienda un valor de m igual a 2 en todo el rango de Re. Aparte del área cercana a la pared, la nueva ley se ajusta razonablemente bien al perfil de velocidad. Esta ley generalizada cumple con una serie de estipulaciones favorables para el perfil de velocidad, a saber, la continuidad de las derivadas y la reducción al perfil de velocidad de flujo laminar para valores más bajos de Re.
Descripción
En las prácticas de diseño de muchas aplicaciones de ingeniería, puede ser suficiente contar con información general sobre el campo de flujo para proporcionar magnitudes de los parámetros que son esenciales para completar el diseño con una precisión razonable. Si tales parámetros de diseño pueden ser estimados siguiendo pasos más simples, puede ser posible abandonar la necesidad de realizar trabajos numéricos y/o experimentales costosos para producirlos. En este trabajo, estamos interesados en proporcionar una ley de potencia generalizada que represente el perfil de velocidad para flujos turbulentos completamente desarrollados. Esta ley incorpora dos parámetros de ajuste m y n que representan los exponentes de (1) una escala de longitud no dimensional y (2) un exponente general, respectivamente. Estos dos parámetros pueden ser determinados ajustando los datos experimentales y/o computacionales. En este trabajo, el ajuste de datos experimentales de referencia y de dinámica de fluidos computacional (CFD) encontrados en la literatura revela que el parámetro m cambia en un rango relativamente más pequeño (entre 1 y 2), mientras que el parámetro n cambia en un rango más amplio (entre 1 y 12 para el rango de número de Reynolds considerado). Estos dos parámetros (m y n) no son, en general, universales, y dependen del número de Reynolds (Re). También se desarrolló una correlación para correlacionar n y Re en la región de flujo turbulento. Con el fin de preservar la continuidad de la derivada del perfil de velocidad en la línea central, se recomienda un valor de m igual a 2 en todo el rango de Re. Aparte del área cercana a la pared, la nueva ley se ajusta razonablemente bien al perfil de velocidad. Esta ley generalizada cumple con una serie de estipulaciones favorables para el perfil de velocidad, a saber, la continuidad de las derivadas y la reducción al perfil de velocidad de flujo laminar para valores más bajos de Re.