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Analytic Model of Laminar-Turbulent Transition for Bingham Plastics

Authors


Abstract

It is often desirable to operate industrial pipelines transporting non-Newtonian materials near the transition from laminar to turbulent flow. For the commonly used Bingham plastic model, the Hedström technique overestimates turbulent flow friction losses because it does not take account of viscous-layer thickening. In the present paper, the Wilson-Thomas model is applied to predict the transition point for Bingham plastics. Laminar and turbulent friction losses are calculated to show that conditions at transition depend only on the Hedström number. The results are approximated by simplified fit functions. Comparison with existing empirical correlations and experimental data from various sources shows satisfactory agreement.

Abstract

Il est souvent préférable d'utiliser les pipelines industriels transportant des matériaux non newtoniens près de la transition entre l'écoulement laminaire et l'écoulement turbulent. Pour le modèle classique des fluides de Bingham, la technique d'Hedström surestime les pertes de friction de l'écoulement turbulent parce qu'elle ne prend pas en compte l'épaississement de la couche visqueuse. Dans le présent article, on applique le modèle de Wilson-Thomas pour prédire le point de transition pour des fluides de Bingham. Les pertes de friction laminaires et turbulentes sont calculées et montrent que les conditions lors de la transition dépendent uniquement du nombre d'Hedström. Les résultats sont exprimés sous forme approximative par des fonctions de calage simplifiées. La comparaison avec des corrélations empiriques et des données expérimentales provenant de diverses sources montre un accord satisfaisant.

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