Zur Strömung viskoser Flüssigkeiten durch gewellte Rohre

Zusammenfassung

Die Strömung zäher nicht-newtonscher Flüssigkeiten durch gewellte kreisförmige Rohre unter Wirkung eines axialen Druckgefälles wurde theoretisch und experimentell untersucht. Das besondere Interesse galt dabei der durch die Wellung veränderten Druck-Durchsatz-Charakteristik. Die theoretischen Betrachtungen beziehen sich auf den Grenzfall hinreichend langer Wellen, wo sich der Querschnitt des Flüssigkeitsfadens in Strömungsrichtung nur langsam ändert und sowohl die Trägheit als auch die Elastizität der Flüssigkeit eine untergeordnete Rolle spielen. In dieser Näherung konnte der Durchsatz in Abhängigkeit vom Druckgefälle und den nichtlinearen Fließeigenschaften der Flüssigkeit für beliebige Wellenamplituden analytisch bestimmt werden. Die theoretischen Ergebnisse sind in Einklang mit experimentellen Befunden.

Abstract

The flow of a non-Newtonian fluid driven by an axial pressure gradient through a corrugated pipe of circular cross-section is analysed theoretically and realized experimentally. Particular attention is directed toward the pressure-discharge characteristics of the pipe which change due to the corrugation. A theory is developed for the limiting case of corrugations with long wave-length, where the cross-section of the pipe varies gradually in the flow direction and the effects of inertia and elasticity of the fluid are of minor importance. Within such a long-wave approximation the flow rate, in dependence on the applied pressure drop and on the non-linear viscous properties of the fluid, is determined analytically for arbitrary wave amplitudes. The theoretical results are in agreement with experimental findings.