Kas ir gaisa plūsma un kādi ir ar to saistītie pamatjēdzieni

2024 Autors: Henry Conors | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-12 10:37

Aplūkojot gaisu kā daudzu molekulu kombināciju, to var saukt par nepārtrauktu vidi. Tajā atsevišķas daļiņas var saskarties viena ar otru. Šis attēlojums ļauj ievērojami vienkāršot gaisa izpētes metodes. Aerodinamikā ir tāda lieta kā kustības atgriezeniskums, ko plaši izmanto vēja tuneļu eksperimentu jomā un teorētiskajos pētījumos, izmantojot gaisa plūsmas jēdzienu.

Svarīga aerodinamikas koncepcija

Saskaņā ar kustības atgriezeniskuma principu, tā vietā, lai ņemtu vērā ķermeņa kustību stacionārā vidē, mēs varam aplūkot vides gaitu attiecībā pret nekustīgu ķermeni.

Netraucētās plūsmas ātrums pretējā kustībā ir vienāds ar paša ķermeņa ātrumu klusā gaisā.

Ķermenim, kas kustas klusā gaisā, aerodinamiskie spēki būs tādi paši kā stacionāram(statisks) ķermenis, kas pakļauts gaisa plūsmai. Šis noteikums darbojas ar nosacījumu, ka ķermeņa ātrums attiecībā pret gaisu ir vienāds.

Kas ir gaisa plūsma un kādi ir tās pamatjēdzieni

Ir dažādas metodes gāzes vai šķidruma daļiņu kustības izpētei. Vienā no tiem tiek pētītas racionalitātes. Izmantojot šo metodi, ir jāņem vērā atsevišķu daļiņu kustība noteiktā laika punktā noteiktā telpas punktā. Nejauši kustīgu daļiņu virzīta kustība ir gaisa plūsma (jēdziens, ko plaši izmanto aerodinamikā).

Gaisa plūsmas kustība tiks uzskatīta par vienmērīgu, ja jebkurā tās aizņemtās telpas punktā tā blīvums, spiediens, virziens un ātruma lielums laika gaitā nemainās. Ja šie parametri mainās, tad kustība tiek uzskatīta par nestabilu.

Straumes līnija tiek definēta šādi: pieskare katrā tās punktā sakrīt ar ātruma vektoru tajā pašā punktā. Šādu plūdlīniju kopums veido elementāru strūklu. Tas ir ievietots caurulē. Katru atsevišķu strūklu var izolēt un attēlot kā plūstošu atsevišķi no kopējās gaisa masas.

Kad gaisa plūsma ir sadalīta plūsmās, varat vizualizēt tās sarežģīto plūsmu telpā. Kustības pamatlikumus var piemērot katrai atsevišķai strūklai. Tas ir par masas un enerģijas saglabāšanu. Izmantojot šo likumu vienādojumus, var veikt gaisa un cieta ķermeņa mijiedarbības fizisko analīzi.

Ātrums un kustības veids

Attiecībā uz plūsmas raksturu gaisa plūsma ir turbulenta un lamināra. Kad gaisa plūsmas virzās vienā virzienā un ir paralēlas viena otrai, tā ir lamināra plūsma. Ja gaisa daļiņu ātrums palielinās, tad papildus translācijas ātrumiem tām sāk būt arī citi strauji mainīgi ātrumi. Tiek veidota daļiņu plūsma, kas ir perpendikulāra translācijas kustības virzienam. Šī ir haotiskā un nemierīgā plūsma.

Gaisa plūsmas mērīšanas formula ietver spiedienu, ko nosaka dažādos veidos.

Nesaspiežamas plūsmas ātrumu nosaka, izmantojot atkarību no starpības starp kopējo un statisko spiedienu attiecībā pret gaisa masas blīvumu (Bernulli vienādojums): v=√2(p ₀-p)/p

Šī formula darbojas plūsmām līdz 70 m/s.

Gaisa blīvumu nosaka spiediena un temperatūras nomogramma.

Spiedienu parasti mēra ar šķidruma manometru.

Gaisa plūsmas ātrums cauruļvada garumā nebūs nemainīgs. Ja spiediens samazinās un gaisa tilpums palielinās, tad tas pastāvīgi palielinās, veicinot materiāla daļiņu ātruma palielināšanos. Ja plūsmas ātrums ir lielāks par 5 m/s, var rasties papildu troksnis ierīces vārstos, taisnstūrveida līkumos un režģos, caur kuriem tā iet.

Enerģijas indikators

Formula, pēc kuras nosaka jaudugaisa plūsma (brīva), ir šāda: N=0,5SrV³ (W). Šajā izteiksmē N ir jauda, r ir gaisa blīvums, S ir vēja rata laukums, ko ietekmē plūsma (m²) un V ir vēja ātrums (m/s).

Pēc formulas var redzēt, ka izejas jauda palielinās proporcionāli gaisa plūsmas ātruma trešajai jaudai. Tātad, kad ātrums palielinās 2 reizes, tad jauda palielinās 8 reizes. Tāpēc pie maziem plūsmas ātrumiem būs neliels enerģijas daudzums.

Visu enerģiju no plūsmas, kas rada, piemēram, vēju, nevar iegūt. Fakts ir tāds, ka pārvietošanās caur vēja riteni starp asmeņiem ir netraucēta.

Gaisa plūsmai, tāpat kā jebkuram kustīgam ķermenim, piemīt kustības enerģija. Tam ir noteikts kinētiskās enerģijas daudzums, kas, transformējoties, pārvēršas mehāniskajā enerģijā.

Faktori, kas ietekmē gaisa plūsmas apjomu

Maksimālais gaisa daudzums, kas var būt, ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Tie ir pašas ierīces un apkārtējās telpas parametri. Piemēram, ja mēs runājam par gaisa kondicionieri, tad maksimālā gaisa plūsma, ko iekārta atdzesē vienā minūtē, ir būtiski atkarīga no telpas lieluma un ierīces tehniskajiem parametriem. Ar lielām platībām viss ir savādāk. Lai tos atdzesētu, ir nepieciešamas intensīvākas gaisa plūsmas.

Ventilatoros svarīgs ir diametrs, griešanās ātrums un lāpstiņas izmērs, griešanās ātrums, ražošanā izmantotais materiāls.

BDabā mēs novērojam tādas parādības kā viesuļvētras, taifūni un tornado. Tās visas ir gaisa kustības, kas, kā zināms, satur slāpekļa, skābekļa, oglekļa dioksīda molekulas, kā arī ūdeni, ūdeņradi un citas gāzes. Tās ir arī gaisa plūsmas, kas pakļaujas aerodinamikas likumiem. Piemēram, kad veidojas virpulis, mēs dzirdam reaktīvo dzinēju skaņas.