管道层流通用方程的推导及试验验证

作     者：兰文涛 吴爱祥 LAN Wentao;WU Aixiang

作者机构：北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 

出 版 物：《华中科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Huazhong University of Science and Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2019年第47卷第11期

页      面：61-65,102页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研究发展计划资助项目(2017YFC0602903) 国家自然科学基金资助项目(51674012) 

主　　题：非牛顿流体 管道层流 管道试验 流动方程 方程可视化 

摘      要：为分析充填料浆在管道内的运动,根据流变学及流体力学理论,以Herschel-Bulkley(H-B)本构模型推导出管道层流通用方程,确定了流体管道层流临界条件的计算方法.根据所推导的管道层流通用方程,提出了一种流变参数测量方法,并采用工业级的L管实验装置和流变仪分别测定了某非牛顿流体充填料浆的流变参数.实验结果表明:当含屈服应力的非时变性非牛顿流体在管道层流运动时,管壁切应力沿管径线性分布,管壁处速度梯度和雷诺数有最大值、表观黏度有最小值,在管壁处流速为0;管道内存在半径较大的柱塞流区,柱塞流区边界处速度梯度为0;基于管道层流通用方程的管道试验方法与流变仪测定方法所得流变参数计算的流量结果基本一致.