非圆管由于沿四周的壁面剪切应力(wall shear
stress)不是均匀分布,只能计算其沿四周的平均值。两种情况的表达式比较起来,可以很直观的得到一个比拟,即A/P ~
r/2。两边同时乘以4,有4A/P ~ 2r(= D)。这样就将非圆管的4倍截面积除以湿周和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。计算雷诺数时,对圆管显然是取直径做特征长度的,从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度,称之为“水力直径”。显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径,从物理意义上即可看出,简单的几何关系也易证。另一个很好的例子是拟无限宽(W
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H)的平行板间流动,其水力直径应近似取2倍的板间距(2H)而不是板间距本身。
湿周概念补充:过流断面上流体与固体壁面接触的周界线,称为湿周。
由此可知,矩形管道湿周为矩形周长,故水力直径D=4ab/2(a+b)=2ab/(a+b),当无限宽,a区域无穷大,D=2b,进而验证了“拟无限宽(W >> H)的平行板间流动,其水力直径应近似取2倍的板间距(2H)而不是板间距本身”这句话
由此可知,矩形管道湿周为矩形周长,故水力直径D=4ab/2(a+b)=2ab/(a+b),当无限宽,a区域无穷大,D=2b,进而验证了“拟无限宽(W >> H)的平行板间流动,其水力直径应近似取2倍的板间距(2H)而不是板间距本身”这句话
