В механике жидкости поток в трубах — это тип потока жидкости внутри закрытого трубопровода , такого как труба , воздуховод или трубка . Его еще называют внутренним потоком . [1] Другой тип потока внутри трубопровода — поток в открытом канале . Эти два типа потока во многом схожи, но различаются в одном важном аспекте. Трубное течение не имеет свободной поверхности , которая имеется в открытом канале. Поток в трубе, находясь внутри закрытого трубопровода, не оказывает прямого атмосферного давления , но оказывает гидравлическое давление на трубопровод.
Не весь поток внутри закрытого трубопровода считается потоком в трубе. Ливневая канализация представляет собой закрытые трубопроводы, но обычно имеет свободную поверхность и поэтому считается проточной с открытым каналом. Исключением является случай, когда ливневая канализация работает на полную мощность и тогда может стать проточной.
Энергия потока в трубе выражается как напор и определяется уравнением Бернулли . Чтобы представить напор по ходу потока внутри трубы, диаграммы часто содержат линию гидравлического уровня (HGL). Поток в трубе подвержен потерям на трение, определяемым формулой Дарси-Вейсбаха .
Поведение потока в трубе определяется в основном эффектами вязкости и силы тяжести по отношению к силам инерции потока. В зависимости от влияния вязкости на инерцию, представленную числом Рейнольдса , поток может быть ламинарным или турбулентным . Для круглых труб с различной шероховатостью поверхности при числе Рейнольдса ниже критического значения примерно 2000 [2] поток в трубе в конечном итоге будет ламинарным, тогда как выше критического значения может сохраняться турбулентный поток, как показано на диаграмме Муди . Для некруглых труб, таких как прямоугольные воздуховоды, критическое число Рейнольдса смещается, но все равно зависит от соотношения сторон. [3] Более ранний переход к турбулентности, происходящий при числе Рейнольдса на порядок меньше, т.е. [ 4] может происходить в каналах особой геометрической формы, например в клапане Теслы .
Поток через трубы можно условно разделить на два:
