莫迪图简介
莫迪图 (Moody Chart) 是流体力学中用于确定管道内流体流动摩擦系数的图表。它由美国工程师 L.F. Moody 于 1944 年发表，是工程领域最常用的图表之一。
莫迪图展示了摩擦系数 (f) 与雷诺数 (Re) 和相对粗糙度 (ε/D) 之间的关系。摩擦系数用于计算管道中的水头损失和压力降。
雷诺数
雷诺数 (Reynolds Number, Re) 是一个无量纲数，用于判断流体流动的状态（层流、过渡流或湍流）。它的计算公式为：
Re = (ρVD)/μ
其中：
- ρ 是流体密度 (kg/m³)
- V 是流体平均速度 (m/s)
- D 是管道内径 (m)
- μ 是流体动力粘度 (Pa·s)
相对粗糙度
相对粗糙度 (ε/D) 是管道内壁绝对粗糙度 (ε) 与管道内径 (D) 的比值。它表示管道内壁的粗糙程度。
不同材料的管道具有不同的绝对粗糙度：
- 光滑钢管：0.02-0.05 mm
- 镀锌钢管：0.15 mm
- 铸铁管：0.25-0.85 mm
计算公式
本工具采用 Colebrook 方程计算摩擦系数：
1/√f = -2 log10[(ε/D)/3.7 + 2.51/(Re √f)]
说明
Colebrook 方程是一个隐式方程，需要迭代求解。本工具使用 Newton-Raphson 方法进行数值计算。
常见问题
莫迪图适用于哪些流动状态？
莫迪图适用于层流 (Re < 2300)、过渡流 (2300 < Re < 4000) 和湍流 (Re > 4000) 三种流动状态。
如何选择相对粗糙度值？
相对粗糙度取决于管道材料和使用情况。对于新管道，可以查阅材料手册获取绝对粗糙度值。对于使用过的管道，可能需要根据经验或实验数据进行调整。