范甯摩擦系数

科技工作者之家 2020-11-17

范甯摩擦系数(英语:Fanning friction factor)为一个用于连续介质力学计算的局部参数,也是一个无因次群,以约翰·托马斯·范甯为名。定义为局部剪应力与局部流动的动能密度的比值。

简介范甯摩擦系数(英语:Fanning friction factor)为一个用于连续介质力学计算的局部参数,也是一个无因次群,以约翰·托马斯·范甯为名。定义为局部剪应力与局部流动的动能密度的比值:

其中:f为局部范甯摩擦系数,为局部剪应力,u为局部流速,为局部流体密度

在管壁上的剪应力和压力的损失有关,算法是将壁剪应力乘以管壁面积(若流体流过一圆管,管壁面积为),再除以管子截面积(若流体流过一圆管,管子截面积为)。因此

摩擦扬程损失和因为摩擦力造成的压力损失有关,可将压力损失除以重力加速度以及流体密度的乘积。因此摩擦扬程损失和范甯摩擦系数的关系是:

其中:为输送管之摩擦损耗,为输送管之范甯摩擦系数,为输送管内流体之流速,为输送管之长度,为局部重力加速度,为输送管之管径。1

范甯摩擦系数公式范甯摩擦系数为达西摩擦系数的四分之一,因此对于出现在图表或方程式中的“摩擦系数”必须加以判断。其中,范甯摩擦系数较常用于化学工程的领域中。

下列方程能用于求得一般工程运用中的范甯摩擦系数。

层流圆管的范甯摩擦系数一般取:

其中,Re为该流体之雷诺数。1

达西–威斯巴哈方程式达西–威斯巴哈方程式是流体力学中的唯象方程式,得名自物理学家亨利·达西和尤利乌斯·威斯巴哈,此方程式描述固定长度管路内因摩擦力产生的扬程损失(或称为压强损失)和管路中的平均流速的关系。

达西–威斯巴哈方程式中包括一个无因次的摩擦因子,名为达西–威斯巴哈摩擦因子达西摩擦因子,此摩擦因子是范甯摩擦系数的四倍。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所

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