Szacowanie współczynników tarcia Darcy dla przepływu krytycznego

Równanie Darcy-Weisbacha służy do obliczenia tarcia straty ciśnienia w przewodach transportujących płynów nieściśliwych. To równanie wykorzystuje bezwymiarowy współczynnik tarcia Darcy'ego , znany również jako współczynnik Moody'ego, w celu uwzględnienia względnej chropowatości powierzchni rury.

Ten czynnik empiryczny został eksperymentalnie określony przez Moody'ego i zwykle jest odczytywany z Tabeli Moody'ego . Jednak wdrażam obliczenia spadku ciśnienia w oprogramowaniu, dlatego potrzebuję nie graficznego sposobu znalezienia współczynnika tarcia Darcy'ego.

Równania do obliczania współczynnika tarcia Darcy'ego przy przepływie laminarnym (Re <2320) i turbulentnym (Re> 4000) są łatwo dostępne. Ale nie udało mi się znaleźć takiego, który byłby odpowiedni dla regionu przejściowego, który istnieje między przepływem laminarnym a turbulentnym (2320 <Re <4000), znanym również jako „strefa krytyczna”.

Rozumiem, że przepływ płynu jest złożony i trudny do przewidzenia w tym regionie. Czy istnieje jednak powszechnie stosowana metoda, która zapewnia rozsądne oszacowania współczynnika tarcia w tej krytycznej strefie?

Znalazłem metodę opisaną w pracy studenckiej , ale nie została ona przejrzana i jest ograniczona tylko do gładkich rur. Szukam czegoś bardziej wypróbowanego i przetestowanego.

Jeśli żadna formuła nie jest dostępna, jakie podejście zwykle podejmują inni inżynierowie w celu złagodzenia lub rozwiązania tego problemu?

Jako inżynier czasami potrzebujesz odpowiedzi, która może nie być najlepszą odpowiedzią, ale musisz ją zdobyć.

W takim przypadku istnieją dwa sposoby, aby sobie z tym poradzić. Pierwszą byłaby ekstrapolacja przepływu turbulentnego do tyłu do końca przepływu laminarnego. Ponieważ przepływ turbulentny jest zawsze wyższy niż przepływ laminarny, uzyskasz większy niż rzeczywisty przepływ tarcia w rurociągach, ale ponieważ używasz go głównie do wymiarowania rur, pomp itp., W końcu po prostu skończyło się na przepracowaniu pomp, rur itp. To nie jest złe, ale nie jest pożądane. Jednak w ten sposób masz odpowiedź. Jeśli Twój program wyświetli ostrzeżenie, gdy tak się stanie

„Jest to strefa niespokojna, więc dokładne oszacowanie jest trudne. Zamiast tego podaje się ostrożną kwotę. Lepszym rozwiązaniem byłoby zastosowanie w strefach laminarnych lub turbulentnych”

I większość inżynierów byłaby zadowolona.

Drugim sposobem byłoby wymaganie od użytkownika przebywania w obszarze laminarnym lub w obszarze turbulentnym. W ten sposób większość inżynierów radzi sobie z tą sytuacją - całkowicie unikają regionu. W ten sposób system może być dokładnie i wydajnie zaprojektowany, aby uniknąć nadmiernej inżynierii.