파이프 흐름

수력학 및 유체역학의 한 갈래인 파이프 흐름은 폐쇄된 도관 내부의 액체 흐름의 한 유형이다(격납 수단이라는 의미에서의 결합). 도관 내의 다른 유형의 흐름은 개방된 채널 흐름이다. 이 두 종류의 흐름은 여러 면에서 비슷하지만, 한 가지 중요한 측면에서는 다르다. 파이프 흐름에는 개방 채널 흐름에서 발견되는 자유 표면이 없다. 폐쇄된 도관 내에 갇혀 있는 파이프 흐름은 직접적인 대기압을 발휘하지 않지만 도관에 유압을 가한다.

폐쇄된 도관 내의 모든 흐름이 파이프 흐름으로 간주되지는 않는다. 스톰세일러는 폐쇄된 도관이지만 대개 자유 표면을 유지하므로 개방 채널 흐름으로 간주된다. 예외는 폭풍하수가 최대 용량으로 작동한 다음 파이프 흐름이 될 수 있다는 것이다.

파이프 흐름의 에너지는 헤드로 표현되며 베르누이 방정식으로 정의된다. 파이프 내의 흐름 경로를 따라 헤드를 개념화하기 위해 다이어그램에는 종종 유압 등급 선(HGL)이 포함되어 있다. 파이프 흐름은 Darcy-Weisbach 공식에 의해 정의된 마찰 손실의 영향을 받는다.

층-대류 전이

파이프 흐름의 거동은 주로 흐름의 관성력에 상대적인 점도와 중력의 영향에 의해 제어된다. 레이놀즈 수로 표현되는 관성에 상대적인 점도의 효과에 따라 흐름은 층이나 난류일 수 있다. 표면 거칠기가 다른 원형 파이프의 경우, 약 2000개의^[1] 파이프 흐름의 임계 값보다 낮은 레이놀즈 숫자의 경우 궁극적으로 층이 되는 반면, Moody 차트에 나타난 것처럼 임계 값 이상의 난류 흐름은 지속될 수 있다. 직사각형 덕트와 같은 비원형 파이프의 경우, 임계 레이놀즈 번호는 이동되지만, 가로 세로 비율에 따라$$ 여전히 ~ ${\displaystyle O}$( ${\displaystyle {10\mathrm{}}^{}}$3 ) ${\displaystyle \sim {\mathcal{O}}(10$^{$3})}$^[2] 레이놀즈에서 가장 작은 크기의 1번째 순서$,{\displaystyle }$ 즉 ~ ${\displaystyle O}$( ${\displaystyle {10\mathrm{}}^{}}$ 2${\displaystyle {}^{}}$) ${\displaystyle \sim {\mathcal{O}(10^{2})$에서 일어나는 난류로의 초기 전환은 테슬라 밸브와 같은 특별한 기하학적 형상을 가진 채널에서 일어날 수 있다$.$^[3]

파이프를 통과하는 흐름은 대략 두 가지로 나눌 수 있다.

• 층류 흐름 - Hagen-Poiseuille 흐름 참조
• 난류 흐름 - 무디 다이어그램 참조

참고 항목

• 수학 방정식과 개념
  • 베르누이 방정식
  • 다아시-와이스바흐 방정식
  • 토리첼리의 법칙
• 연구 분야
  • 유압학
  • 유체 역학
• 유체 흐름의 유형
  • 개방 채널 흐름
  • 플러그 흐름
• 유체 특성
  • 점도
• 유체 현상
  • 머리

참조

추가 읽기

• 차우, V. T. (1959/2008) 개방 채널 유압 장치. 뉴저지 주 칼드웰: 블랙번 프레스. ISBN 9780070859067.