플러그 플로우

유체역학에서 플러그 흐름은 파이프에 흐르는 유체의 속도 프로파일의 단순한 모델입니다.플러그 흐름에서 유체의 속도는 파이프 축에 수직인 파이프의 단면 전체에 걸쳐 일정하다고 가정한다.플러그 흐름 모델에서는 파이프 내벽에 인접한 경계층이 없다고 가정합니다.

플러그 플로우 모델에는 많은 실용성이 있습니다.한 가지 예는 화학 원자로 설계이다.기본적으로 원자로를 통과하는 유체의 "플러그"와 백 혼합은 없다고 가정한다.그 결과 원자로 변환과 출구 온도를 구하기 위해 통합해야 하는 미분방정식이 생긴다.사용된 다른 단순화는 완벽한 방사형 혼합과 균일한 침대 구조입니다.

플러그 플로우 모델의 장점은 문제 해결의 어떤 부분도 "업스트림"으로 영속화할 수 없다는 것입니다.이를 통해 초기 조건만 알고 미분 방정식에 대한 정확한 해법을 계산할 수 있습니다.더 이상 반복할 필요가 없습니다.각 "플러그"는 이전 플러그의 상태를 알고 있는 경우 독립적으로 해결할 수 있습니다.

속도 프로파일이 완전히 개발된 경계층으로 구성된 흐름 모델을 파이프 흐름이라고 합니다.층상 파이프 흐름에서 속도 프로파일은 ^[1]포물선입니다.

결정.

파이프 내 흐름의 경우 흐름이 난류일 경우 관벽에 의해 발생하는 층상 서브레이어는 무시할 수 있을 정도로 얇다.서브레이어 두께가 ${\displaystyle {}_{}}$ 직경보다 훨씬 작을 경우(<s$\$D) 플러그 플로우가 실현됩니다.

${\displaystyle _{s}=syslogfrac {5\nu}{u^{*}}}}$

${\displaystyle u^{*}=\leftfrac\frac{w}{\rho}}\right}^{1/2}}$

${\displaystyle\delta P}{w}=vsecfrac {D\Delta P}{4L}}}$^[2]

$(\displaystyle {\frac {Delta P} {L}} = frac {f\rho V^{2}} {2D}}}$^[3]

${\displaystyle {1\over {mathit {f}}}=-2.0\log _{10}\left\frac {3.7}}+{\frac {2.511}{\text{Re}}{\sqrt {mathit {f}}}}\right}, {\text{(격동의 흐름)}}}$

$여기$서$$f {\$displaystyle$ f$}$는 Darcy 마찰 계수(위 방정식 또는 Moody 차트에서), $s{\displaystyle }$$$s {\$displaystyle \delta$ _${s}$는 서브레이어 두께,$D{\displaystyle }$ {\$displaystyle$ D$}$는 파이프 직경, ${\$ {\$displaystyle \rho}$는 $밀도{\displaystyle {}^{}}$,${\displaystyle {}^{}}$u$${\$displaystyle$u^}는 마찰 속도(비)입니다.유체의 ctual 속도, $V{\displaystyle }${\$displaystyle$$$V$}$는 플러그(파이프 내)의 평균 속도, $w$ {\$displaystyle \tau$ _{w$}}$는 벽면 전단$,$ P {\$displaystyle$ \$Delta$ P$}$는 $파이프$ $길이{\displaystyle }$L {\$displaystyle$ L$$$}$의 압력 손실이다.${\$ {$displaystyle$ \ silon$$}는 파이프의 상대적인 거칠기입니다.이 상태에서 압력 강하는 점도 지배적 층 전단 응력이 아닌 관성 지배적 난류 전단 응력의 결과이다.

「 」를 참조해 주세요.

• 하겐 푸아세유 흐름
• 플러그 플로우 리액터

메모들