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達西–威斯巴哈方程式

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達西–威斯巴哈方程式(英語:Darcy–Weisbach equation)是流體力學中的唯象方程式,得名自物理學家亨利·達西尤利烏斯·威斯巴哈英語Julius Weisbach,此方程式描述固定長度管路內因摩擦力產生的揚程損失(或稱為壓強損失)和管路中的平均流速的關係。

達西–威斯巴哈方程式中包括一個無因次的摩擦因子,名為達西–威斯巴哈摩擦因子達西摩擦因子,此摩擦因子是范甯摩擦係數的四倍[1]

揚程損失的形式

可以用達西–威斯巴哈方程式計算揚程損失

其中

  • hf是因為摩擦力造成的揚程損失(國際標準制:m)
  • L是管路的長度(m)
  • D是管路的水力直徑,若是截面為圓形的管路,等於管路的內直徑(m)
  • V是流體的平均速率,等於濕面積單位截面的體積流率(m/s)
  • g是因為重力加速度(m/s2
  • fD是無因次的因子,稱為達西摩擦因子。可以在穆迪圖中找到,此因子並非范寧摩擦因子f。

達西摩擦因子

流體流經一定管徑的直管時,由於流體內摩擦力而產生的阻力,阻力的大小與路程長度成正比。沿程阻力(直管阻力)損失的計算式中 λ——摩擦係數,與雷諾數Re和管壁粗糙度ε有關,可實驗測定,也可計算得出。

層流時:

λ=64/Re

對於紊流流動,工程上通過以下兩種途徑確定:一種是以紊流的半經驗理論為基礎,結合實驗結果,整理成阻力係數的半經驗公式,比如穆迪圖;另一種是直接根據實驗結果,綜合成阻力係數的經驗公式。前者具有更為普遍的意義。

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參考資料

  1. ^ Manning, Francis S.; Thompson, Richard E., Oilfield Processing of Petroleum. Vol. 1: Natural Gas, PennWell Books, 1991, ISBN 0-87814-343-2 , 420 pages. See page 293.