Ինչ է օդի հոսքը և որոնք են դրա հետ կապված հիմնական հասկացությունները

2024 Հեղինակ: Henry Conors | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-02-12 08:37

Օդը դիտարկելիս որպես մեծ թվով մոլեկուլների համակցություն, այն կարելի է անվանել շարունակական միջավայր։ Դրանում առանձին մասնիկներ կարող են շփվել միմյանց հետ։ Այս ներկայացումը հնարավորություն է տալիս զգալիորեն պարզեցնել օդի ուսումնասիրության մեթոդները: Աերոդինամիկայի մեջ կա շարժման հետադարձելիություն, որը լայնորեն կիրառվում է հողմային թունելների փորձարկումների ոլորտում և օդի հոսք հասկացության օգտագործմամբ տեսական ուսումնասիրություններում։

Աերոդինամիկայի կարևոր հայեցակարգ

Շարժման հետադարձելիության սկզբունքի համաձայն՝ մարմնի շարժումը անշարժ միջավայրում դիտարկելու փոխարեն, կարող ենք դիտարկել միջավայրի ընթացքը անշարժ մարմնի նկատմամբ։

Հակադարձ շարժման մեջ տեղի ունեցող անխռով հոսքի արագությունը հավասար է բուն մարմնի արագությանը անշարժ օդում։

Մարմնի համար, որը շարժվում է անշարժ օդում, աերոդինամիկական ուժերը կլինեն նույնը, ինչ անշարժ մարմնի համար(ստատիկ) մարմին, որը ենթարկվում է օդի հոսքին. Այս կանոնը գործում է պայմանով, որ մարմնի արագությունը օդի նկատմամբ նույնն է։

Ինչ է օդի հոսքը և որոնք են դրա հիմնական հասկացությունները

Գոյություն ունեն գազի կամ հեղուկ մասնիկների շարժն ուսումնասիրելու տարբեր մեթոդներ: Դրանցից մեկում ուսումնասիրվում են հոսքագծերը: Այս մեթոդով առանձին մասնիկների շարժումը պետք է դիտարկել ժամանակի որոշակի կետում՝ տարածության որոշակի կետում: Պատահականորեն շարժվող մասնիկների ուղղորդված շարժումը օդի հոսք է (հայեցակարգ, որը լայնորեն օգտագործվում է աերոդինամիկայի մեջ):

Օդային հոսքի շարժումը կհամարվի հաստատուն, եթե նրա զբաղեցրած տարածության որևէ կետում խտությունը, ճնշումը, ուղղությունը և արագության մեծությունը մնան անփոփոխ ժամանակի ընթացքում: Եթե այս պարամետրերը փոխվեն, ապա շարժումը համարվում է անկայուն։

Հոսքային գիծը սահմանվում է հետևյալ կերպ. նրա յուրաքանչյուր կետում շոշափողը համընկնում է նույն կետի արագության վեկտորի հետ: Նման հոսքագծերի ամբողջությունը կազմում է տարրական շիթ: Այն փակված է խողովակի մեջ։ Յուրաքանչյուր առանձին կաթիլ կարելի է մեկուսացնել և ներկայացնել որպես օդի ընդհանուր զանգվածից մեկուսացված հոսող:

Երբ օդի հոսքը բաժանվում է հոսքերի, դուք կարող եք պատկերացնել դրա բարդ հոսքը տիեզերքում: Շարժման հիմնական օրենքները կարող են կիրառվել յուրաքանչյուր առանձին շիթով: Խոսքը զանգվածի և էներգիայի պահպանման մասին է։ Օգտագործելով այս օրենքների հավասարումները՝ կարելի է օդի և պինդ մարմնի փոխազդեցության ֆիզիկական վերլուծություն կատարել:

Շարժման արագություն և տեսակ

Ինչ վերաբերում է հոսքի բնույթին, ապա օդի հոսքը տուրբուլենտ է և շերտավոր։ Երբ օդի հոսքերը շարժվում են նույն ուղղությամբ և զուգահեռ են միմյանց, սա շերտավոր հոսք է: Եթե օդի մասնիկների արագությունը մեծանում է, ապա նրանք սկսում են, բացի թարգմանականից, ունենալ այլ արագ փոփոխվող արագություններ։ Ձևավորվում է մասնիկների հոսք, որը ուղղահայաց է թարգմանական շարժման ուղղությանը։ Սա քաոսային-բուռն հոսք է։

Օդի հոսքի չափման բանաձևը ներառում է ճնշումը, որը որոշվում է բազմաթիվ եղանակներով:

Անսեղմելի հոսքի արագությունը որոշվում է՝ օգտագործելով ընդհանուր և ստատիկ ճնշման տարբերության կախվածությունը օդի զանգվածի խտության նկատմամբ (Բեռնուլիի հավասարում). v=√2(p ₀-p)/p

Այս բանաձևը գործում է մինչև 70 մ/վրկ հոսքերի դեպքում։

Օդի խտությունը որոշվում է ճնշման և ջերմաստիճանի նոմոգրամով:

Ճնշումը սովորաբար չափվում է հեղուկ մանոմետրով:

Օդի հոսքի արագությունը խողովակաշարի երկարությամբ հաստատուն չի լինի: Եթե ճնշումը նվազում է, իսկ օդի ծավալը մեծանում է, ապա այն անընդհատ մեծանում է՝ նպաստելով նյութի մասնիկների արագության ավելացմանը։ Եթե հոսքի արագությունը 5 մ/վ-ից մեծ է, ապա լրացուցիչ աղմուկ կարող է առաջանալ սարքի փականներում, ուղղանկյուն ոլորաններում և ցանցերում, որոնցով այն անցնում է:

Էներգիայի ցուցիչ

Բանաձևը, որով որոշվում է հզորությունըօդի հոսքը (ազատ), հետևյալն է՝ N=0.5SrV³ (W). Այս արտահայտության մեջ N-ը հզորությունն է, r-ը՝ օդի խտությունը, S-ը քամու անիվի տարածքն է, որի վրա ազդում է հոսքը (m²), իսկ V-ը՝ քամու արագությունը (մ/վ):

:

Բանաձևից երևում է, որ ելքային հզորությունը մեծանում է օդի հոսքի արագության երրորդ հզորության համամասնությամբ: Այսպիսով, երբ արագությունը մեծանում է 2 անգամ, ապա հզորությունը մեծանում է 8 անգամ։ Հետևաբար, ցածր հոսքի դեպքում էներգիայի փոքր քանակություն կլինի:

Հոսքի ողջ էներգիան, որը ստեղծում է, օրինակ, քամին, չի կարող արդյունահանվել: Բանն այն է, որ քամու անիվի միջով անցումը շեղբերների միջև անարգել է։

Օդի հոսքը, ինչպես ցանկացած շարժվող մարմին, ունի շարժման էներգիա: Այն ունի որոշակի քանակությամբ կինետիկ էներգիա, որը փոխակերպվելիս վերածվում է մեխանիկական էներգիայի։

Օդի հոսքի ծավալի վրա ազդող գործոններ

Օդի առավելագույն քանակը, որը կարող է լինել, կախված է բազմաթիվ գործոններից: Սրանք ինքնին սարքի և շրջակա տարածքի պարամետրերն են: Օրինակ, եթե մենք խոսում ենք օդորակիչի մասին, ապա մեկ րոպեում սարքավորումների կողմից սառեցված առավելագույն օդի հոսքը զգալիորեն կախված է սենյակի չափից և սարքի տեխնիկական բնութագրերից: Մեծ տարածքների դեպքում ամեն ինչ այլ է: Որպեսզի դրանք սառչեն, անհրաժեշտ է ավելի ինտենսիվ օդային հոսքեր։

Օդափոխիչներում կարևոր են տրամագիծը, պտտման արագությունը և սայրի չափը, պտտման արագությունը, դրա արտադրության մեջ օգտագործվող նյութը:

ԲԲնության մեջ մենք դիտում ենք այնպիսի երևույթներ, ինչպիսիք են տորնադոները, թայֆունները և տորնադոները: Սրանք բոլորն օդի շարժումներ են, որոնք, ինչպես հայտնի է, պարունակում են ազոտ, թթվածին, ածխաթթու գազի մոլեկուլներ, ինչպես նաև ջուր, ջրածին և այլ գազեր: Սրանք նաև օդային հոսքեր են, որոնք ենթարկվում են աերոդինամիկայի օրենքներին: Օրինակ, երբ հորձանուտ է գոյանում, մենք լսում ենք ռեակտիվ շարժիչի ձայները։