ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ПРИМЕЖОВОГО ШАРУ НА ГІДРАВЛІЧНІ ОПОРИ У ТРУБОПРОВОДАХ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2025.49.74-84Ключові слова:
гідравлічні опори, гідравлічні розрахунки, примежовий шар, трубопроводиАнотація
Встановлено придатність отриманої раніше аналітичної залежності для визначення коефіцієнтів гідравлічного тертя трубопроводів із різними видами та величинами шорсткості, які у широкому діапазоні турбулентних режимів визначаються двома визначальними параметрами: відносною гідравлічною товщиною примежового шару та коефіцієнтом пропорційності турбулентних пульсацій до осереднених швидкостей. При цьому на тип і характер залежності коефіцієнтів гідравлічного тертя від режимів потоку визначальне значення мають величини гідравлічної товщини примежового шару, які змінюються під дією впливових факторів. Показано, що гідравлічна товщина примежового шару залежить від молекулярної в’язкості турбулентного потоку рідини та гідравлічної шорсткості трубопроводів, які своєю чергою залежать від режимів потоку та стану внутрішньої поверхні трубопроводів. Основними впливовими факторами на неї є значення чисел Рейнольдса, коефіцієнтів гідравлічного тертя та гідравлічної шорсткості труб. Враховуючи, що шорсткість стінок труб має різні види (плавна, гостроверха, хвиляста, виробнича залежно від способу виготовлення труб, піщана), величин самих виступів, їхньої форми та способів розташування на стінках труб (рівномірно, із різними типами профілів, нерівномірно по площі, зі значними рідко розташованими виступами різної форми тощо), запропоновано напівемпіричну залежність для визначення відносної гідравлічної товщини примежового шару. ЇЇ валідність підтверджена відповідністю експериментальним даним з визначення коефіцієнтів гідравлічного тертя трубопроводів різних матеріалів, діаметрів і видів шорсткості в широкому діапазоні чисел Рейнольдса (від 4 10³ до 10⁷). На основі обробки експериментальних даних визначено числові значення параметрів для розрахунків відносних гідравлічних товщин примежового шару та коефіцієнтів гідравлічного тертя трубопроводів. Дано оцінку точності розрахунків за спрощеним варіантом запропонованих залежностей.
Посилання
Konstantinov, Yu.M., & Gizha, O.O. (2002). Technical mechanics of liquids and gases. Textbook. Kyiv. [in Ukrainian]
Tkachuk, O. A. (2022). Hydraulic calculations of pipeline systems of water supply and drainage: Monograph. Rivne: NUWEE. Retrived from https://ep3.nuwm.edu.ua/23889/
Shevelev, F. A. (1953). Investigation of the main hydraulic regularities of turbulent motion in pipes. Moskow: Stroyizdat. [in Russian]
Dykarevsky, V. S., Yakubchyk, P. P., Prodous, O. A., & Konstantinov, Yu. M. (1984). Hydraulic calculation and installation of water pipes from reinforced concrete pipes. Kyiv: Buidevelnyk. [in Russian]
Rakhimov, K., Melikuziyev, S., & Sultanov, R. (2023). Coefficient of hydraulic friction of plastic pipes. E3S Web of Conferences 401, 01042 (2023) CONMECHYDRO. Retrieved from https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/pdf/2023/38/e3sconf_conmechydro23_01042.pdf
Brkić, D., & Praks, P. (2019). Cole-brook’s Flow Friction Explicit Approximations Based on Fixed-Point Iterative Cycles and Symbolic Regression. Computation 7(3), ID 48. Retrieved from https://www.mdpi.com/2079-3197/7/3/48
Pérez Pupo, J.R., Navarro-Ojeda, M.N., Pérez-Guerrero, J.N., & Batista-Zaldívar, M.A. (2020). On the explicit expressions for the determination of the friction factor in turbulent regime. Revista Mexicana de Ingeniera Quimica, 19 (1), 313-334. https://doi.org/10.24275/rmiq/Fen497
Tkachuk, O., & Shevchuk, O. (2023). To the development of hydraulic regulations of turbulent flows in pipelines. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulic, (42), 71–83. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2023.42.71-83
Tkachuk, O., Gerasimov, I., & Shevchuk, O. (2023). Theoretical Aspects of Turbulent Flows in Pipeline. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 70, 141–157. https://doi.org/10.2478/heem-2023-0010
Khlapuk, M. M., Bezusyak, O. V., Volk, L. R., & Zhang Tszylu (2020). Theoretical studies of the hydraulic resistance coefficient in hydraulically smooth pipelines. Bulletin of The National University of Water and Environmental Engineering (4 (92)). 23-36. Retrieved from https://ep3.nuwm.edu.ua/22100/
Choo, Y.-M., Kim, J.-G., & Park, S.-H. (2021). A Study on the Friction Factor and Reynolds Number Relationship for Flow in Smooth and Rough Channels. Water, 13, 1714. https://doi.org/10.3390/w13121714
Guseinova, E., Mukhamadeev, E., Gilmanova, A., Filimonov, O., & Galiullina, I. (2024). Determination of the coefficient of hydraulic friction and factors reducing the value of hydraulic resistance along the length. E3S Web of Conferences, 524. 03035. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202452403035 APEC-VII-2024.
Arifjanov, A. (2020). Hydraulic Friction Coefficient at Hydraulic Mixing Movement in Pressure Pipelines. Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems, 12(SP7), 1332–1336. https://doi.org/10.5373/jardcs/v12sp7/20202233
Kalenik, M., Chalecki, M., & Wichowski, P. (2023). Real Values of Local Resistance Coefficients during Water Flow through Weld-ed Polypropylene T-Junctions. Water, 12, 895. https://doi.org/10.3390/w12030895
Orel, V., Pitsyshyn, B., & Konyk T. (2021). Hydrodynamical instability of Newtonian flow before an axisymmetric sudden contraction. Theory and Building Practice. 3(2), 32–38. https://doi.org/10.23939/jtbp2021.02.032
Zeghadnia, L., Robert, J. L., & Achour, B. (2019). Explicit solutions for turbulent flow friction factor: A review, assessment and approaches classification. Ain Shams Engineering Journal, 10, 243-252. https://doi.org/10.1016/j.asej.2018.10.007
Samie, M., Marusic, I., Hutchins, N., Fu, M.K., Fan, Y., Hultmark, M., & Smits, A. J. (2018). Fully-resolved measurements of turbulent boundary layer flows up to Re = 20000. Journal of Fluid Mechanics, 851, 391-415. https://doi.org/10.1017/jfm.2018.508
Mileikovskyi, V., & Tkachenko, T. (2020). Precise Explicit Approximations of the Colebrook-White Equation for Engineering Systems. Proceedings of EcoComfort 2020, 303–310. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_37
Wichowski, P., Kalenik, M., Lal, A., Morawski, D., & Chalecki, M. (2021). Hydraulic and technological investigations of a phenomenon responsible for increase of major head losses in exploited cast-iron water supply pipes. Water, 13(11). 1604. https://doi.org/10.3390/w13111604
Praks P., & Brkić D. (2020) Review of new flow friction equations: Constructing Colebrook’s explicit correlations accurately, Rev. int. métodos numér. cálc. diseño ing. 36(3), 41 https://doi.org/10.23967/j.rimni.2020.09.001
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Олександр Ткачук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
