Effects of Surface Roughness on Turbulent Pipe Flow

表面粗糙度对湍流管流的影响

基本信息

  • 批准号:
    0306691
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2003-09-15 至 2006-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACTPROPOSAL NO.: CTS-0306691PRINCIPAL INVESTIGATORS: ALEXANDER J. SMITSINSTITUTION: PRINCETON UNIVERSITYTHE EFFECTS OF SURFACE ROUGHNESS ON TURBULENT PIPE FLOWThe purpose of the research program is to use the Princeton University Superpipe, a unique experimental facility capable of generating Reynolds numbers from 31,000 to 35 million, to study the effects of surface roughness on fully developed turbulent pipe flow and resolve questions about the validity of the law of the wall and the behavior of flows over rough surfaces. Given the capabilities of the Superpipe facility, it will be possible, to study the effects of roughness from the hydraulically smooth regime to the fully rough regime. Detailed mean and turbulence measurements will be taken. The intellectual merit of the proposed activity will lead to: (a) A clearer understanding of the law of the wall, which is of fundamental importance to the field of fluid mechanics; (b) an improved understanding of flows over surfaces with small relative roughness; (c) a possible similarity relationship between high Reynolds number turbulence and rough-wall turbulence; and (d) a better description of roughness that correlates the effects of roughness with characteristic features of the roughness itself (rather than, for example, using "equivalent sand-grain roughness "approaches). The broader impacts resulting from the proposed are as follows. There are two primary technological impacts. First, the re-evaluation of the Moody chart, a set of universally accepted engineering curves widely used in design of piping systems and calculation of pumping power requirements since 1944. This chart is the basis for many engineering design calculations. The research will result in a revised version of the Moody chart based on new data. The impact on the design of piping systems is expected to be important, and of lasting value. Secondly, improved turbulence models for fully rough flows, and for high Reynolds number flows. Furthermore the PI has demonstrated a commitment to educating members underrepresented groups and widely disseminating data via an extensive website.
项目编号:CTS-0306691研究人员:Alexander J.SMITSINSTUTION:普林斯顿大学表面粗糙度对湍流管道流动的影响该研究项目的目的是使用普林斯顿大学的超级管道,这是一个独特的实验设备,能够产生从31,000到3,500万雷诺数,来研究表面粗糙度对充分发展的湍流管道流动的影响,并解决有关壁面定律的有效性和粗糙表面上的流动行为的问题。考虑到超级管道设施的能力,将有可能研究从水力光滑状态到完全粗糙状态的粗糙度影响。将进行详细的平均和湍流测量。拟议活动的智力价值将导致:(A)更清楚地了解壁面规律,这对流体力学领域至关重要;(B)更好地理解相对粗糙度较小的表面上的流动;(C)高雷诺数湍流与粗糙壁湍流之间可能存在的相似关系;(D)更好地描述粗糙度,将粗糙度的影响与粗糙度本身的特征联系起来(而不是例如使用“等效沙粒粗糙度”方法)。拟议措施产生的更广泛影响如下。有两个主要的技术影响。首先,重新评估穆迪图,这是自1944年以来在管道系统设计和抽水功率需求计算中广泛使用的一组普遍接受的工程曲线。该图表是许多工程设计计算的基础。这项研究将产生基于新数据的穆迪图表的修订版。预计对管道系统设计的影响将是重要的,并具有持久的价值。其次,改进了完全粗糙流动和高雷诺数流动的湍流模型。此外,国际和平协会致力于对代表人数不足的群体成员进行教育,并通过一个广泛的网站广泛传播数据。

项目成果

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    2003
  • 资助金额:
    $ 39.15万
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    NHMRC Development Grants
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