[stromingsleer] lucht door sierslang

supersook

Bij m'n stage loop ik momenteel tegen een probleem op met de berekening van een luchtstroom door een sierslang heen. Ik wil berekenen bij welke diameter van de slang ik voldoende airflow kan halen en heb daarvoor de volgende calculator gevonden op efunda: http://www.efunda.com/formulae/fluids/calc...iction.cfm#calc.

Nu is deze calculator eigenlijk bedoeld voor een onsamendrukbaar fluidum, maar bij gebrek aan beter gebruik is hem maar voor dit probleem met lucht. Bij het invullen van de variabelen in de calculator kom ik alleen een variabele tegen die ik niet weet. Het betreft de variabele van de 'relative roughness', waarvan ik eigenlijk definitie van de 'e' waarde (absolute roughness) niet weet. De 'D' is natuurlijk de diameter, dus het bepalen daarvan is niet zo'n probleem.

Als ik de definitie van deze 'e' ken (dwz. hoe wordt deze bepaald), kan ik deze definitie misschien toepassen op mijn slang. De sierslang is namelijk geribbeld, net als een stofzuigerslang, voor de nodige flexibiliteit. Deze ribbels kan ik prima opmeten, maar de vraag is dus hoe ik hieruit een 'e' kan destileren.

Wie-o-wie weet hier een antwoord op, of een linkje naar relevante theorie oid.

p.s. als iemand een 'nettere' benadering voor stroming van lucht door een buis weet is dat natuurlijk ook van harte welkom

Jan van de Velde

Die e wordt wel gemeten aan de afmeting van de afwijkingen van t.o.v. een perfect gladde buis (e=0), maar is eigenlijk alleen maar empirisch te bepalen, en materiaalafhankelijk. De rol die de e speelt is afhankelijk van de pijpdiameter: een bobbeltje op de wand in een klein slangetje zit goed in de weg, datzelfde bobbeltje in een pijpleiding van 1 m doorsnee stelt niks voor. Vandaar die factor "relatieve ruwheid" e/D.

Die ribbels zijn aërodynamisch natuurlijk nog wel wat anders dan een verzameling "bobbels" op de wand. Geen idee of dat de zaak gunstiger maakt of niet.

supersook

Wat volgens mij wel zo is, is dat de lucht in de ribbels en vlak daarboven bijna stilstaat. Dit zorgt ervoor dat de lucht die er doorheen stroomt minder wrijving ondervind, doordat de stilstaande lucht als een soort smering werkt (net als bij de deukjes in een golfbal).

Jan van de Velde

Wat volgens mij wel zo is, is dat de lucht in de ribbels en vlak daarboven bijna stilstaat.

Dat is een wat voorbarige conclusie denk ik. Kijk maar eens naar het water tussen de strekdammen in een rivier. En anders zouden ze de casco's van racewagens ook al wel van golfplaat maken...

supersook

Wellicht wat voorbarig inderdaad, zeker als je bedenkt dat auto's daar nooit gebruik van hebben gemaakt.

De 'e' is hier dan misschien helemaal niet van toepassing, door de 'speciale' situatie van ribbels in een slang. Misschien is het dan beter om te benaderen met een binnendiameter ten opzichte van de hoogste ribbels.

Jan van de Velde

De 'e' is hier dan misschien helemaal niet van toepassing, door de 'speciale' situatie van ribbels in een slang. Misschien is het dan beter om te benaderen met een binnendiameter ten opzichte van de hoogste ribbels.

Als je bedoelt dat je dan de e op 0 wilt stellen en verder wilt rekenen alsof het een gladde buis was met een diameter gelijk aan de binnendiameter van de "golf" in je buiswand weet ik wel vrijwel zeker dat het misgaat. Maar de goede oplossing weet ik ook niet.

supersook

Hmmm, heb je enig idee in welke orde van grootte de fout dan is? Als het om 10 a 20 procent gaat lig ik er niet erg van wakker (het is meer om een beetje beeldvorming van de situatie te krijgen), maar bij een factor x of 1/x (x > 1, in hele getallen) ernaast wordt 't wel een hele 'slechte' beeldvorming van de situatie.

eendavid

ik veronderstel dat de stroming niet laminair zal zijn? als het wel laminair is maakt het niets uit.

Over het bepalen van het getal e, vond ik (fundamentals of mumentum, heat and mass transfer, Welty Wicks Wilson Rorrer, p.189) dat er voor verschillende materialen data worden bijgehouden (Moody). In hetzelfde boek staat dat e fysisch een maat is voor de lengte van de onzuiverheid (e heeft dimensie meter). Maar ik veronderstel dat dit microscopisch moet blijven. Ik denk dat je dit probleem macroscopisch moet incalculeren.

Wat natuurlijk wel bestaat zijn tabellen voor macroscopische hinderpalen (zoals plotse versmalling e.d.). Misschien valt je oppervlak door zoiets te benaderen? Ik geloof dat er zoiets bestaat voor een 'kraanafsluiting' die volgens cilindrisch symmetrie sluit (dus plotse versmalling en onmiddelijk terug verbreding). De interactie tussen verschillende afsluiters zal waarschijnlijk wel een grote afwijking geven, maar je zou misschien een idee kunnen krijgen. Vergeet niet om rekening te houden met de ruwheid van het materiaal zelf, die (hopelijk) ergens getabelleerd staat.

wat spontaan in mij opkomt is hetzelfde als wat Jan zei: heb je momenteel een slang ter beschikking zodat je e kan halen uit het fitten van eigen meetwaarden? Je zal de macroscopische ribbels daar dan wel mogen insteken.

Bovendien GELOOF IK (maar ga hier niet op verder) dat een samendrukbaar medium minder last heeft van ruwheid.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[stromingsleer] lucht door sierslang

[stromingsleer] lucht door sierslang

Re: [stromingsleer] lucht door sierslang

Re: [stromingsleer] lucht door sierslang

Re: [stromingsleer] lucht door sierslang

Re: [stromingsleer] lucht door sierslang

Re: [stromingsleer] lucht door sierslang

Re: [stromingsleer] lucht door sierslang

Re: [stromingsleer] lucht door sierslang