» Esercizi svolti di Matematica e Fisica

Distribuzione universale di velocità in un condotto

Prandtl,Von Karman,flusso laminare
Fig. 1.



Appunti di esercizi di Termotecnica elaborati dell'ing. Giorgio Bertucelli.

Una delle ipotesi di distribuzione di velocità che più ha dato fertili risultati è la distribuzione universale:

Le ipotesi di tale distribuzione si fondano prevalentemente sulle teorie empiriche di Prandtl e Von Karman.

Lunghezza di miscela (K è una costante universale):


La tensione tangenziale turbolenta:

Cioè

Integrando

Dividiamo il flusso in tre regioni:

y1)uno strato laminare contiguo alla parete in cui è trascurabile la turbolenza ed è prevalente lo scambio di quantità di moto molecolare;

y2)una zona di transizione ovvero uno strato in cui viscosità laminare e turbolenza sono dello stesso ordine di importanza;

y3)una zona totalmente turbolenta in cui gli effetti della viscosità laminare sono trascurabili. In questa zona è invece prevalente la viscosità turbolenta.

Si noti che il parametro y+ ha il carattere di un numero di Reynolds, giacché sqrt(τ0/ρ) ha le dimensioni di una velocità. Il paramentro τ0 è caratteristico di un dato tipo di flusso in un dato tipo di condotto, quindi è ragionevole introdurlo nelle definizioni adimensionali di W e di y che interessano il particolare problema, e indifferentemente per le tre ragioni sopradistinte.

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