Qu’est-ce qu’un facteur de friction pour un écoulement turbulent? – Équation de Colebrook – Définition

Le facteur de friction de Darcy pour l’écoulement turbulent peut être déterminé par l’équation de Colebrook – White, qui relie le facteur de friction de Darcy, le nombre de Reynolds et la rugosité relative. Génie thermique

 

Facteur de friction de Darcy pour un écoulement turbulent

Si le nombre de Reynolds est supérieur à 3500, l’écoulement est turbulent . La plupart des systèmes de fluides dans les installations nucléaires fonctionnent avec un écoulement turbulent . Dans ce régime d’écoulement, la résistance à l’écoulement suit l’ équation de Darcy – Weisbach : elle est proportionnelle au carré de la vitesse d’écoulement moyenne. Le facteur de friction Darcy dépend fortement de la rugosité relative de la surface intérieure du tuyau.

La méthode la plus courante pour déterminer un facteur de friction pour un écoulement turbulent consiste à utiliser le diagramme de Moody . Le diagramme de Moody (également connu sous le nom de graphique de Moody) est un diagramme log-log de la corrélation de Colebrook qui relie le facteur de friction de Darcy, le nombre de Reynolds et la rugosité relative pour un écoulement pleinement développé dans un tuyau circulaire. L’équation Colebrook – White :

facteur de friction darcy pour un écoulement turbulent

Écoulement turbulent:

  • Re> 4000
  • ‘vitesse élevée
  • L’écoulement est caractérisé par le mouvement irrégulier des particules du fluide.
  • Le mouvement moyen est dans le sens de l’écoulement
  • Le profil de vitesse d’écoulement pour un écoulement turbulent est assez plat sur la section centrale d’un tuyau et tombe rapidement extrêmement près des parois.
  • La vitesse d’écoulement moyenne est approximativement égale à la vitesse au centre du tuyau.
  • L’analyse mathématique est très difficile.
  • Type d’écoulement le plus courant .
qui est également connue sous le nom d’ équation de Colebrook , exprime le facteur de frottement de Darcy f en fonction de la rugosité relative du tuyau ε / h et du nombre de Reynolds.En 1939, Colebrook a trouvé une corrélation implicite pour le facteur de friction dans les tuyaux ronds en ajustant les données des études expérimentales de l’écoulement turbulent dans les tuyaux lisses et rugueux.

Pour les tuyaux hydrauliquement lisses et l’écoulement turbulent (Re <10 5), le facteur de friction peut être approximé par la formule de Blasius:

 f = (100.Re) 

facteur de friction darcy - rugosité relativeIl faut noter qu’aux très grands nombres de Reynolds , le facteur de friction est indépendant du nombre de Reynolds . En effet, l’épaisseur de la sous-couche laminaire (sous-couche visqueuse) diminue avec l’augmentation du nombre de Reynolds. Pour les très grands nombres de Reynolds, l’épaisseur de la sous-couche laminaire est comparable à la rugosité de la surface et elle influence directement l’écoulement. La sous-couche laminaire devient si mince que la rugosité de surface fait saillie dans l’écoulement. Les pertes par frottement dans ce cas sont produites dans le flux principal principalement par les éléments de rugosité saillants, et la contribution de la sous-couche laminaire est négligeable.

Diagramme Moody
Source: Donebythesecondlaw sur Wikipédia en anglais, CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4681366

rugosité relative - rugosité absolue

 

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