Pipe Friction in Transition Flow

천이류에서의 관마찰

On the basis of Nikuradse laboratory experiments. two transition flow regimes are defined with respect to the characteristics of boundary layer. One is the transitional turbulent flow which has a transitional characteristics between smooth turbulent flow and rough turbulent flow, and the other may be called as transitional laminar flow which has transitional features between laminar flow and turbulent flow. The laboratory results of Nikuradse are carefully re-examined, and the flow regions are clearly defined. The velocity profile of the transitional turbulent flow is described by newly formulated equation, and the Darcy-Weisbach friction coefficient for the transitional turbulent flow is determined based on the theoretical form of profile equation, which is far better accurate than Colebrook-White equation. Difficulties still arise for the description of velocity profile when the flow undergoes from laminar to turbulent. In this case a linear interpolation procedure is proposed for the estimation of friction coefficient.

관로흐름은 관벽과의 마찰 정도에 따라 층류와 난류, 난류인 경우 관벽은 매끄러운관 또는 완난류(緩亂流)(smooth turbulent flow) 조건과 거칠은 관 또는 전난류(全亂流)(rough turbulent flow) 조건으로 뚜렷이 대별할 수 있으며 층류와 완난류의 변이부에 해당하는 층류-완난류 천이조건 즉 천이층류(遷移層流)와 완난류-전난류 변이부 즉 천이난류(遷移亂流) 등 모두 다섯 개의 조건으로 구분지어 해석할 수 있다. 층류, 완난류 및 전난류 조건에서의 마찰계수 산정에는 기존 Prandt1의 이론식에 상당한 신뢰를 두고 있으나 천이난류에서의 마찰계수산정에 쓰고 있는 Colebrook-white 조합식은 이의 정도에 많은 의문점을 두어 왔다. 본 연구에서는 Nikuradse의 실험결과를 재 분석하여 천이난류조건에서의 유속분포식을 구하였으며, 이에 근거하여 관로에서 천이난류조건에 대한 마찰계수 산정식을 개발하였다. 천이층류에 대하여는 마찰계수를 내삽법으로 구할 것을 제의한다.