敬加強(qiáng)，齊紅媛，梁愛國(guó)，史建英，蔣華義，張亦翔，王玉龍，5，孫娜娜

（1西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500；2油氣消防四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都611731；3新疆油田采油一廠，新疆 克拉瑪依 834000；4西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安710065；5西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，熱流科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049）

管道表面潤(rùn)濕性對(duì)層流流動(dòng)阻力的影響

敬加強(qiáng)1，2，齊紅媛1，梁愛國(guó)3，史建英3，蔣華義4，張亦翔4，王玉龍4，5，孫娜娜4

（1西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500；2油氣消防四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都611731；3新疆油田采油一廠，新疆 克拉瑪依 834000；4西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安710065；5西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，熱流科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049）

基于建立的小型循環(huán)管路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)研究了自來水、乙二醇和26#白油分別在304不銹鋼管、有機(jī)玻璃管、聚丙烯管（PP管）和聚四氟乙烯管（PTFE管）內(nèi)層流流動(dòng)的阻力特性。通過測(cè)量不同流量下的壓降，計(jì)算得到了摩阻系數(shù)和泊肅葉數(shù)隨雷諾數(shù)的變化關(guān)系以及相同雷諾數(shù)下摩阻系數(shù)隨接觸角的變化關(guān)系，同時(shí)采用接觸角測(cè)定儀分別測(cè)量了3種液體在4種管道表面的接觸角，討論了管道表面潤(rùn)濕性對(duì)流動(dòng)阻力的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，管道表面潤(rùn)濕性對(duì)流動(dòng)阻力產(chǎn)生了一定的影響：在相同雷諾數(shù)下，隨著液體在管道表面接觸角的增大，液體的泊肅葉數(shù)和摩阻系數(shù)均呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)；疏液管道表面潤(rùn)濕性對(duì)摩阻系數(shù)的影響大于親液管道，并且在雷諾數(shù)較小時(shí)這種現(xiàn)象表現(xiàn)得更加明顯。

潤(rùn)濕性；接觸角；層流；摩阻系數(shù)；流體力學(xué)；流動(dòng)

石油管道的設(shè)計(jì)對(duì)管道安全運(yùn)行具有非常重要的作用。其中，流體在管道內(nèi)流動(dòng)的沿程阻力計(jì)算是管道設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容。目前，雖然傳統(tǒng)的流體摩阻計(jì)算方法及公式比較成熟，但事實(shí)上，根據(jù)金屬和非金屬管道在油田現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況[1-3]以及現(xiàn)階段的研究現(xiàn)狀均表明，流體的摩阻系數(shù)不僅與管道內(nèi)表面的粗糙度有關(guān)，還與管道內(nèi)表面與流體之間的潤(rùn)濕性相關(guān)[4-7]。目前基于潤(rùn)濕性的研究，一方面是采用各種物理化學(xué)方法在平板上制備超疏水或超疏油表面[8-11]，另一方面是在微尺度超疏水圓管或溝槽中開展相關(guān)流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)[12-15]。

綜上所述，對(duì)于宏觀尺度圓管表面潤(rùn)濕性的研究開展得還比較少[16-20]，管道表面的潤(rùn)濕性和摩阻之間的定性和定量關(guān)系還沒有深入討論。鑒于此，本文從自來水、乙二醇和白油3種液體分別在4種管道內(nèi)層流的阻力特性著手，討論它們之間的潤(rùn)濕性能對(duì)流動(dòng)阻力的影響規(guī)律，為建立潤(rùn)濕性與摩阻之間的定量關(guān)系提供一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

圖1 小型循環(huán)管路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)示意圖

為了測(cè)試和對(duì)比分析不同液體在具有不同潤(rùn)濕性管道內(nèi)的流動(dòng)阻力，本文自主設(shè)計(jì)并加工了一套室內(nèi)小型循環(huán)管路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其示意圖如圖1所示。該平臺(tái)主要由流量測(cè)量系統(tǒng)、壓降測(cè)量系統(tǒng)、循環(huán)管路及實(shí)驗(yàn)管段、泵送系統(tǒng)和管路支架五部分組成。儲(chǔ)液箱中的液體經(jīng)過泵送系統(tǒng)進(jìn)入到循環(huán)管路中，流經(jīng)過濾器、流量計(jì)、實(shí)驗(yàn)管段后回流至儲(chǔ)液箱中。測(cè)試管段兩端的壓降通過TH-3351型差壓變送器（西安天虹儀表有限公司）進(jìn)行記錄，量程為10kPa，精度為0.5。為了滿足不同流態(tài)下測(cè)量精度的要求，液體流量采用兩個(gè)不同量程的TH-LWGY型液體渦輪流量計(jì)（西安天虹儀表有限公司）測(cè)量，通過主回路及分流回路中的球閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，量程分別為0.04～0.4m3/h、0.4～8m3/h，測(cè)量精度為0.5。測(cè)量過程中，每次調(diào)節(jié)流量后均需穩(wěn)定1～2min，待差壓表的讀數(shù)穩(wěn)定后再記錄數(shù)據(jù)。同時(shí)為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，每個(gè)流量下重復(fù)3～4次實(shí)驗(yàn)，壓降取平均值。管輸液體的溫度由儲(chǔ)液箱內(nèi)的水銀溫度計(jì)測(cè)得，為減小溫度變化對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，室內(nèi)空調(diào)在實(shí)驗(yàn)過程中始終保持在28℃。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中循環(huán)管路全長(zhǎng)13m，其中包含5m長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)管段。實(shí)驗(yàn)管段又由2.1m入口穩(wěn)定段、1.8m測(cè)試段和1.1m出口穩(wěn)定段三部分組成。為得到充分發(fā)展的流動(dòng)，選擇長(zhǎng)度2.1m作為入口段，足以消除入口效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。并且5m的實(shí)驗(yàn)管段可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求全部更換為不同材質(zhì)等徑的圓管，以此減小實(shí)驗(yàn)誤差，其余循環(huán)管道均由同尺寸的有機(jī)玻璃管組成。

1.2 實(shí)驗(yàn)液體及實(shí)驗(yàn)管段

實(shí)驗(yàn)液體分別為自來水、26#白油（陜西富紳工業(yè)設(shè)備有限公司）、乙二醇（成都市科龍化工試劑廠）。室溫下（28℃±0.5℃）采用密度計(jì)測(cè)量液體密度，采用毛細(xì)管黏度計(jì)測(cè)量液體黏度，采用JK99C全自動(dòng)張力儀（上海中晨數(shù)字設(shè)備有限公司）測(cè)量液體的表面張力，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

實(shí)驗(yàn)管段分別為304不銹鋼管、有機(jī)玻璃管、聚丙烯管（PP管）、聚四氟乙烯管（PTFE管）。包含實(shí)驗(yàn)管段在內(nèi)的循環(huán)管路內(nèi)徑均為14mm，壁厚3mm。4種實(shí)驗(yàn)管段的粗糙度直接采用TR200表面粗糙度測(cè)試儀（北京時(shí)代之峰有限公司）測(cè)量，選定取樣長(zhǎng)度L為0.8mm，評(píng)定長(zhǎng)度為5L，同一管段進(jìn)出口內(nèi)表面各測(cè)4次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取8組數(shù)據(jù)的平均值。

表1 3種液體的物理性質(zhì)（28℃條件下）

4種實(shí)驗(yàn)管段的表面能采用Owens-Wendt法[21]進(jìn)行計(jì)算，選定蒸餾水、二碘甲烷為測(cè)試液體。測(cè)量之前，先將每種管道按加工成4個(gè)試件（5mm×5mm×3mm），依次采用丙酮、無水乙醇處理后烘干置于干燥皿中備用。每個(gè)試件測(cè)量5次，每種管段的表面能為20組數(shù)據(jù)的平均值。4種實(shí)驗(yàn)管段的物性參數(shù)如表2所示。

為了比較4種實(shí)驗(yàn)管段的潤(rùn)濕性能，采用JC2000C1接觸角測(cè)定儀（上海中晨數(shù)字設(shè)備有限公司）的座滴法測(cè)定室溫下（28℃±0.5℃）不同管段4個(gè)試件表面的接觸角。為獲得較為準(zhǔn)確的接觸角值，液滴體積均為3μL，由微量進(jìn)樣器控制，同一管材每個(gè)試件表面測(cè)定5次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取20組數(shù)據(jù)的平均值。自來水、乙二醇和26#白油分別在4種實(shí)驗(yàn)管段上的接觸角形狀如圖2、圖3和圖4所示。

表2 4種實(shí)驗(yàn)管段的物理性質(zhì)

1.3 不確定度分析

圖2 自來水在4種管段試件表面的接觸角

圖3 乙二醇在4種管段試件表面的接觸角

圖4 白油在4種管段試件表面的接觸角

本實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)量的物理量主要有：壓差ΔP、流量Q、密度ρ、管徑d、管長(zhǎng)l、運(yùn)動(dòng)黏度υ、接觸角θ，間接測(cè)量的物理量為雷諾數(shù)Re、摩阻系數(shù)λ。流體的壓差直接采用差壓變送器進(jìn)行測(cè)量，最大不確定度為5%；流量采用渦輪流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，精度為0.5；流體的密度采用密度計(jì)測(cè)量，不確定度為0.1%；管徑采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量，精度為0.01mm，不確定度為0.07%；管長(zhǎng)采用米尺進(jìn)行測(cè)量，精度為1mm，不確定度為0.2%；流體的運(yùn)動(dòng)黏度采用毛細(xì)管黏度計(jì)測(cè)量，不確定度為1%；接觸角采用接觸角測(cè)定儀測(cè)量，精度為0.1。對(duì)于間接測(cè)量的雷諾數(shù)Re、摩阻系數(shù)λ，可以表述為相互獨(dú)立的直接測(cè)量物理量的函數(shù)。

根據(jù)文獻(xiàn)[22]，間接測(cè)量物理量y的不確定度δy可由式(3)計(jì)算得到。

式中，δxi為直接測(cè)得物理量xi的不確定度；i為物理量對(duì)應(yīng)的序號(hào)。根據(jù)上式分別計(jì)算實(shí)驗(yàn)過程中雷諾數(shù)Re和摩阻系數(shù) 的最大不確定度。實(shí)驗(yàn)中所有變量的不確定度如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)中變量的不確定度 單位：%

2 結(jié)果分析與討論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得液體的流量和壓降，代入式(1)和式(2)中，分別計(jì)算出自來水、乙二醇和白油在4種管道內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)Re和 ，對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5、圖6和圖7所示。

圖5 自來水在4種管道內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)-摩阻系數(shù)

圖6 乙二醇在4種管道內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)-摩阻系數(shù)

圖7 白油在4種管道內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)-摩阻系數(shù)

實(shí)驗(yàn)中，自來水、乙二醇和白油在4種管道內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)分別為600～2000、200～2000和50～230，均處于層流。根據(jù)經(jīng)典流體力學(xué)理論，流體的摩阻系數(shù)只與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度有關(guān)，層流條件下，管道表面的粗糙度可以忽略。因此，對(duì)于層流，經(jīng)典理論摩阻系數(shù)表達(dá)式為λ=64/Re。本文在3個(gè)圖中均對(duì)比了實(shí)測(cè)摩阻系數(shù)與理論摩阻系數(shù)的偏差?？傮w來看，3種液體在4種管道中的實(shí)測(cè)摩阻系數(shù)與理論摩阻系數(shù)曲線都不重合，在其他條件相同的前提下，這恰恰反映出管道表面材質(zhì)的變化對(duì)液體的摩阻系數(shù)產(chǎn)生了一定的影響。與其他管材相比，304鋼管與自來水的接觸角只有62.2°，然而從圖5發(fā)現(xiàn)，自來水在其管內(nèi)摩阻系數(shù)實(shí)測(cè)值與理論值的平均相對(duì)偏差卻達(dá)到10.57%。雖然實(shí)驗(yàn)和計(jì)算過程中不可避免地存在一定的誤差，但自來水在有機(jī)玻璃管中，摩阻系數(shù)實(shí)測(cè)值與理論值29.50%的平均相對(duì)偏差遠(yuǎn)不能被忽略。隨著接觸角的增大，PP管和PTFE管中兩者的差距越來越大，實(shí)測(cè)的摩阻系數(shù)值越來越小。同理乙二醇，在有機(jī)玻璃管、304鋼管和PP管中，它們與乙二醇的接觸角分別為53.77°、62.39°和72.04°，摩阻系數(shù)實(shí)測(cè)值與理論值的平均相對(duì)偏差分別達(dá)到17.90%、18.8%和20.36%，三者之間的差別非常小。當(dāng)乙二醇在PTFE管中流動(dòng)時(shí)，摩阻系數(shù)實(shí)測(cè)值與前3種管道才拉開了差距，平均相對(duì)偏差達(dá)到了28.26%。總體來說，前面兩種液體在不同管道中的實(shí)測(cè)摩阻系數(shù)相比理論值出現(xiàn)了不同程度的減小，但在圖7中，白油在4種管道表面的實(shí)測(cè)摩阻系數(shù)與理論值出現(xiàn)了交叉。在雷諾數(shù)較小時(shí)，白油的實(shí)測(cè)摩阻系數(shù)大于理論值，出現(xiàn)了增阻現(xiàn)象，隨著雷諾數(shù)的增大，實(shí)測(cè)值反而又小于理論值。接觸角最大（60.81°）的PTFE管中，實(shí)測(cè)值與理論值的平均偏差也達(dá)到了15.04%。

綜上所述，從自來水、乙二醇和白油3種液體在4種管道中的流動(dòng)規(guī)律可以看出，在相同雷諾數(shù)下，接觸角越大，實(shí)測(cè)摩阻系數(shù)越小。這是因?yàn)樵S多研究證實(shí)液體能否在固體壁面上發(fā)生“滑移”，取決于固體表面能否被液體潤(rùn)濕，從微觀角度來說，取決于液體的內(nèi)聚力（液體分子之間相互制約的吸引力）和液體同固體壁面的附著力（固體和液體分子間的相互吸引力）。當(dāng)內(nèi)聚力小于附著力時(shí)，液體將附著、潤(rùn)濕固壁，接觸角較小；反之，液體不潤(rùn)濕固壁，形成的接觸角較大，容易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，減小液-固接觸產(chǎn)生的阻力。相對(duì)3種液體來說，PTFE管道表面較低的表面能效應(yīng)均降低了液-固分子間的黏滯阻力，降低的程度依次為自來水＞乙二醇＞白油。并且對(duì)于同一種液體，相對(duì)其他3種管道，PTFE管也呈現(xiàn)出較好的減阻性能。對(duì)于白油在除PTFE管外的其他3種管道中流動(dòng)時(shí)，由于白油具有較低的表面張力29.45mN/m，當(dāng)與其他3種管道接觸時(shí)，白油易黏附在管壁上，形成較大的阻力，這也與流速較小時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為相符，隨著雷諾數(shù)的增大，可能由于較大的流速將管壁上黏附的液體沖刷掉一部分，導(dǎo)致了實(shí)測(cè)摩阻系數(shù)的減小。

除摩阻系數(shù)外，通常也用泊肅葉數(shù)來表征管道內(nèi)流動(dòng)阻力的大小。本文分別繪制了自來水、乙二醇和白油在4種管道內(nèi)流動(dòng)的泊肅葉數(shù)隨雷諾數(shù)的變化曲線，見圖8～圖10。

圖8 自來水在4種管道內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)-泊肅葉數(shù)

圖9 乙二醇在4種管道內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)-泊肅葉數(shù)

圖10 白油在4種管道內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)-泊肅葉數(shù)

泊肅葉數(shù)Po是流體摩阻系數(shù) 與雷諾數(shù)Re的乘積。泊肅葉數(shù)隨雷諾數(shù)的變化關(guān)系能夠直接體現(xiàn)出流體流動(dòng)過程中摩擦阻力的大小。泊肅葉數(shù)Po越大，表明流動(dòng)阻力越大。對(duì)于一定幾何尺寸的圓管，泊肅葉數(shù)Po是恒定的常數(shù)64。但本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)泊肅葉數(shù)不是固定值。從圖8～圖10可以看出，對(duì)于相同液體在不同管道內(nèi)的流動(dòng)來說，管道表面潤(rùn)濕性對(duì)流動(dòng)泊肅葉數(shù)的影響規(guī)律基本相同，即相同雷諾數(shù)下，泊肅葉數(shù)Po隨接觸角的增大而減小。如圖8所示，對(duì)于較親水的304鋼管，泊肅葉數(shù)Po隨雷諾數(shù)的波動(dòng)范圍較?。?5～70），與理論值Po=64較接近，這說明接觸角較小時(shí)，表面潤(rùn)濕性對(duì)摩阻的影響較小。而對(duì)于疏水的PP管和PTFE管，泊肅葉數(shù)遠(yuǎn)小于理論值，并且接觸角越大，泊肅葉數(shù)實(shí)驗(yàn)值與理論值的差距也越大，這說明接觸角越大，流動(dòng)阻力越小。隨著雷諾數(shù)Re的增加，4種管道的泊肅葉數(shù)Po先減小而后趨于平緩，當(dāng)達(dá)到臨界雷諾數(shù)時(shí)才逐漸增大。這表明雷諾數(shù)較小時(shí)，管道表面潤(rùn)濕性對(duì)摩阻的影響程度大于雷諾數(shù)較大的情況。同理，在圖9中，相同雷諾數(shù)下，乙二醇在疏液的PTFE管內(nèi)泊肅葉數(shù)Po遠(yuǎn)低于其他3種管道。與前兩種液體不同的是白油在4種管道的泊肅葉數(shù)Po出現(xiàn)大于理論值的現(xiàn)象，這說明雷諾數(shù)較小時(shí)，白油在4種管道內(nèi)的流動(dòng)阻力比較大。這與4種管道親油的表面性質(zhì)密不可分。

圖11 自來水在相同雷諾數(shù)下接觸角-摩阻系數(shù)

圖12 乙二醇在相同雷諾數(shù)下接觸角-摩阻系數(shù)

圖13 白油在相同雷諾數(shù)下接觸角-摩阻系數(shù)

根據(jù)經(jīng)典流體力學(xué)理論，在應(yīng)用Navier-Stokes方程時(shí)，邊界條件為無滑移條件，即假設(shè)管道表面液體流動(dòng)的相對(duì)速度為0。對(duì)于相同雷諾數(shù)，按照摩阻系數(shù)的理論計(jì)算公式，摩阻系數(shù)值應(yīng)該相等，與管道表面的潤(rùn)濕性無關(guān)。但實(shí)際上，從圖10～圖13可以更直觀地看出管道表面潤(rùn)濕性對(duì)摩阻系數(shù)產(chǎn)生的影響。從圖13可知，相同雷諾數(shù)下，白油在4種管道內(nèi)的摩阻系數(shù)隨接觸角的增大而減小，并且雷諾數(shù)越大，減小的程度越小。當(dāng)Re=205，接觸角從19.63°增大到46.77°時(shí)，對(duì)應(yīng)摩阻系數(shù)出現(xiàn)略微增大現(xiàn)象。這可能是由于計(jì)算過程中各參數(shù)的保留位數(shù)不同造成的計(jì)算誤差。相比接觸角增大了138.26%，摩阻系數(shù)僅增大了0.0268%，幾乎可以忽略。同理圖12中的乙二醇溶液，當(dāng)Re=1381、接觸角在53.77°～62.39°時(shí)，相應(yīng)摩阻系數(shù)僅增大了0.056%?？傮w來說，乙二醇在親液的3種管道摩阻系數(shù)隨接觸角變化比較小，但在疏液的PTFE管中，接觸角的影響比較明顯，摩阻系數(shù)較前三者低。圖11中，盡管自來水在304鋼管和有機(jī)玻璃管的接觸角均小于90°，但Re=1135時(shí)，兩者摩阻系數(shù)的差距較大，這可能是由于自來水在有機(jī)玻璃表面的接觸角為86.7°，處于潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕的邊緣，一小部分水浸入有機(jī)玻璃表面的溝槽中，增加了固液接觸的面積，大部分水由于表面的幾何形貌與固體表面之間形成一層氣墊作用，減小了固液的接觸角增加了壁面的滑移[23-24]。

3 結(jié)論

基于建立的小型循環(huán)管路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，本文實(shí)驗(yàn)研究了自來水、乙二醇和26#白油在4種管道內(nèi)層流流動(dòng)的阻力特性，并分別測(cè)量了3種液體在4種管道表面的潤(rùn)濕性，結(jié)合雷諾數(shù)-摩阻系數(shù)、雷諾數(shù)-泊肅葉數(shù)和接觸角-摩阻系數(shù)關(guān)系曲線，討論了管道表面潤(rùn)濕性對(duì)流動(dòng)阻力的影響規(guī)律。3種液體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，管道表面的潤(rùn)濕性對(duì)流動(dòng)阻力產(chǎn)生了一定的影響，接觸角越大，摩阻系數(shù)越小。

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Experimental research on the effect of pipe surface wettability on flow resistance in laminar flow

JING Jiaqiang1，2，QI Hongyuan1，LIANG Aiguo3，SHI Jianying3，JIANG Huayi4，ZHANG Yixiang4，WANG Yulong4，5，SUN Nana4
（1State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，Sichuan，China；2Oil & Gas Fire protection Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu 611731，Sichuan，China；3No.1 Production Plant of Xinjiang Oil fi eld Branch Company，Karamay 834000，Xinjiang，China；4College of Petroleum Engineering，Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，Shaanxi，China；5Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering of Ministry of Education，School of Energy and Power Engineering，Xi’an Jiaotong University，Xi’an，710049，Shaanxi，China）

Flow characteristics of tap water，ethylene glycol and 26#white oil in 304 stainless steel pipe，plexiglass pipe，polypropylene pipe（PP pipe） and polytetrafluoroethylene pipe（PTFE pipe）were experimentally studied based on experimental platform of small circulation line. Measurements were made for pressure drops under different flow rates. The relationships of frictional coefficientversusReynolds number，Poiseuille numberversusReynolds number and contact angleversusfrictional coefficient for three liquids flowing in four pipes were figured out respectively. Together with the contact angle measurement by the contact angle meter，the effect of pipe surface wettability onfrictional coefficient was discussed. The results all showed that surface wettability of pipe has certain influence on the flow resistance. The frictional coefficient and Poiseuille number decrease with the increase of contact angle at the same Reynolds number. The effect of lyophobic pipe surface wettability on frictional coefficient is greater than that of lyophilic pipe and the phenomenon is more obvious for the smaller Reynolds numbers.

wettability；contact angle；laminar flow；frictional coefficient；fluid mechanics；flow

O357.1

：A

：1000-6613（2017）09-3203-07

10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0149

2017-01-22；修改稿日期：2017-03-22。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（2016ZX05025- 004）。

敬加強(qiáng)（1964—），男，博士后，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事油氣集輸技術(shù)與理論。E-mail：125730514@qq.com。聯(lián)系人：齊紅媛，博士研究生，研究方向?yàn)楣艿辣砻鏉?rùn)濕性與流動(dòng)減阻技術(shù)。E-mail：haidailovely_7@163.com。