什么叫充分发展管流？它在流量测量中的意义？

什么叫充分发展管流？它在流量测量中的意义。什么叫非充分发展管流？（王建忠）

答：在管道流动中边界层充分发展到管道中心形成固定的于管道中心三维对称的流速分布剖面的流动称充分发展管流。按照紊流、层流的管道流充分发展流有不同速度剖面，层流速度剖面是抛物线形，紊流是指数形。如图

 

 

式中，R是管子半径，r是管半径变量，k是常数（≈0.41），B是常数（≈5.0）,u*是摩擦速度，是管壁剪应力和流体密度的函数。

       当管流达到充分发展时，流速稳定，对管径对称，因而流量稳定；流量计采集信号稳定，才可以达到计量流量的目的。

       非充分发展管流，是流速不能形成固定且“规范”的速度剖面的流动（所谓规范是指在一定雷诺数时稳定的于管道中心对称的速度剖面）；特点是不稳定。比如，在弯头，阀门，扩径管，缩径管，分岔管，各种变径管中或者后面，凡是可以造成流场中速度方向、大小变化的，都是非充分发展流。下图中细线表示充分发展流，粗线表示非充分发展流。

 

非充分发展流的管段内是不可以安装流量计的。为了解决此问题，各种流量计特别是速度式流量计要求在安装流量计位置有一定长度的直管段。流量计前有较长的直管段，其后较短。目的是使流速基本达到充分发展。各流量计对流速分布不稳定性要求不同，对直管短长度要求也不同。直管段达不到要求者可以在管道中加设整流器使之改善。如下图

                  

参考文献

1. Andrea Frattolillo, Nicola Massarotti，Flow conditioners efficiency a comparison based on numerical approach，A. Frattolillo, N. Massarotti / Flow Measurement and Instrumentation 13 (2002) 1–11

2.Frank M White，Fluid Mechanics (fifth Edition)。清华大学出版社，2004

3. George E.Mattingly and T.T.Yeh,Elbow effects on pipe flow and selected flow meters,NIST,USA.