19.9
Рассмотрим устойчивый, несжимаемый поток через прямую цилиндрическую трубу с постоянным радиусом R, известный как поток Хагена-Пуазейля.
Цилиндрическая геометрия позволяет использовать координаты r, θ и z для радиальных, угловых и осевых измерений.
Жидкость, протекающая параллельно оси трубы, имеет чисто осевую составляющую скорости и изменяется только в зависимости от радиального расстояния.
Эти условия упрощают уравнения Навье-Стокса, открывая параболический профиль скорости, показывающий, что скорость наиболее высока в центре и уменьшается к стенкам, достигая нуля на границе.
Это демонстрирует ламинарный поток, при котором частицы жидкости плавно движутся организованными слоями.
Интегрирование этого профиля по поперечному сечению трубы дает закон Пуазёя, который выражает скорость потока Q как зависящую от четвертой степени радиуса трубы, вязкости жидкости и градиента давления.
Средняя скорость V, рассчитанная по Q, составляет половину максимальной скорости, наблюдаемой в центре трубки.
Такое распределение скоростей подтверждает, что поток находится в центре и уменьшается параболически до нуля у стенки.
Течение Хагена-Пуазейля описывает устойчивый несжимаемый поток вязкой жидкости через цилиндрическую трубку с постоянным радиусом R. Этот тип потока ча…
Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.