Esperienza di Nikuradse

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Arpa di Nikuradse, Abaco di Moody, determinazione dei coefficienti di scabrezza per tubi scabri (1 pagine formato doc)

ESPERIENZA ED ARPA DI NIKURADSE, NELL'AMBITO ESPERIENZA ED ARPA DI NIKURADSE, NELL'AMBITO DEL MOTO TURBOLENTO IN TUBI COMMERCIALI.
L'esperienza di Nikuradse consiste nell'adoperare un tubo cilindrico con una scabrezza artificiale. Poiché non è sufficiente descrivere la scabrezza come solo parametro lineare ma, come è ovvio che in un tubo di larghe dimensioni la scabrezza agisca meno rispetto ad una condotta di modeste dimensioni, è occorso dare alla scabrezza un indice relativo, cioè d/D, ove d è il diametro dei granellini di sabbia che Nikuradse, mediante collante, ha incollato sul perimetro del condotto e D è il diametro del tubo stesso. Questi granelli di sabbia, aventi tutti diametri uguali, permettono di registrare, mediante diversi esperimenti, il fattore d'attrito in funzione del numero di Reynolds.
E poiché le quantità in gioco sono particolarmente grandi (nel caso di moto turbolento, Re raggiunge valori assai ragionevoli), Nikuradse ha riportato in un grafico su scala logaritmica le letture delle sue esperienze. Dapprima possiamo notare che per Re quantitativamente bassi, il moto è laminare ed uniforme. In corrispondenza di Re critico, i valori di subiscono un forte rialzo: siamo entrati nella zona di moto turbolento di transizione, caratterizzata da 2000 < Re < 2500. Nel caso di un tubo liscio, la curva (Re) presenta concavità verso l'alto ed è decrescente per valori di Re fortemente alti. Allora entrano in gioco le scabrezze relative, quantificate dal rapporto dei diametri della scabrezza e del condotto stesso. Si può notare come l'arpa (così è stato chiamato il grafico di Nikuradse) presenti valori di pressoché costanti per un valore di Re ben preciso. Esso equivale alla curva log(Re)=70, e per tale valore, risulta costante come nel caso di moto puramente turbolento (cioè non dipende da altri all'infuori di Re). Tale retta individua la fine del la zona di moto turbolento di transizione, ed è definita come “numero di Reynolds di attrito”: , e dove Nella parte di moto di transizione, abbiamo che , presentando una concavità verso l'alto, mentre per Re > Re* abbiamo moto puramente turbolento.