Mikä on ilmavirta ja mitkä siihen liittyvät peruskäsitteet

2024 Kirjoittaja: Henry Conors | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-02-12 06:46

Kun ilmaa tarkastellaan useiden molekyylien yhdistelmänä, sitä voidaan kutsua jatkuvaksi väliaineeksi. Siinä yksittäiset hiukkaset voivat joutua kosketuksiin toistensa kanssa. Tämä esitys mahdollistaa merkittävästi yksinkertaistaa ilman tutkimusmenetelmiä. Aerodynamiikassa on sellainen asia kuin liikkeen palautuvuus, jota käytetään laaj alti tuulitunneleiden kokeissa ja teoreettisissa tutkimuksissa, joissa käytetään ilmavirran käsitettä.

Tärkeä aerodynamiikkakäsite

Liikkeen palautuvuuden periaatteen mukaan sen sijaan, että otettaisiin huomioon kappaleen liike paikallaan olevassa väliaineessa, voimme tarkastella väliaineen kulkua suhteessa liikkumattomaan kappaleeseen.

Tapahtuvan häiriöttömän virtauksen nopeus taaksepäin liikkeessä on yhtä suuri kuin kehon itsensä nopeus tyynessä ilmassa.

Tylässä ilmassa liikkuvan rungon aerodynaamiset voimat ovat samat kuin paikallaan olevan kehon(staattinen) runko, joka on alttiina ilmavirtaukselle. Tämä sääntö toimii, jos kehon nopeus suhteessa ilmaan on sama.

Mikä on ilmavirta ja mitkä ovat sen peruskäsitteet

Kaasun tai nestemäisten hiukkasten liikkeen tutkimiseen on erilaisia menetelmiä. Yhdessä niistä tutkitaan virtaviivauksia. Tällä menetelmällä yksittäisten hiukkasten liikettä on tarkasteltava tietyssä ajankohtana tietyssä pisteessä avaruudessa. Satunnaisesti liikkuvien hiukkasten suunnattu liike on ilmavirtausta (aerodynamiikassa laaj alti käytetty käsite).

Ilmavirran liike katsotaan tasaiseksi, jos sen miehittämän tilan missä tahansa kohdassa sen nopeuden tiheys, paine, suunta ja suuruus pysyvät muuttumattomina ajan myötä. Jos nämä parametrit muuttuvat, liikettä pidetään epävakaana.

Suoraviiva määritellään seuraavasti: tangentti jokaisessa sen pisteessä osuu samaan pisteeseen nopeusvektorin kanssa. Tällaisten virtaviivausten kokonaisuus muodostaa alkeellisen suihkun. Se on suljettu putkeen. Jokainen yksittäinen vuoto voidaan eristää ja esittää virtaavana erillään kokonaisilmamassasta.

Kun ilmavirta on jaettu virtoihin, voit visualisoida sen monimutkaisen virtauksen avaruudessa. Liiketoiminnan peruslakeja voidaan soveltaa jokaiseen yksittäiseen suihkuun. Kyse on massan ja energian säästämisestä. Näiden lakien yhtälöitä käyttämällä voidaan tehdä fysikaalinen analyysi ilman ja kiinteän kappaleen vuorovaikutuksista.

Nopeus ja liiketyyppi

Virtauksen luonteen suhteen ilmavirtaus on turbulenttia ja laminaarista. Kun ilmavirrat liikkuvat samaan suuntaan ja ovat yhdensuuntaisia toistensa kanssa, kyseessä on laminaarinen virtaus. Jos ilmahiukkasten nopeus kasvaa, niillä alkaa olla translaation lisäksi muita nopeasti muuttuvia nopeuksia. Muodostuu hiukkasten virtaus, joka on kohtisuorassa translaatioliikkeen suuntaan. Tämä on kaoottinen - myrskyinen virtaus.

Ilmavirran mittauskaava sisältää paineen, joka määritetään monin tavoin.

Kokoonpuristumattoman virtauksen nopeus määritetään kokonaispaineen ja staattisen paineen välisen eron riippuvuuden perusteella suhteessa ilmamassan tiheyteen (Bernoullin yhtälö): v=√2(p ₀-p)/p

Tämä kaava toimii virtauksilla jopa 70 m/s.

Ilman tiheys määräytyy paineen ja lämpötilan nomogrammin mukaan.

Painetta mitataan yleensä nestemanometrillä.

Ilmavirta ei ole vakio putkilinjan pituudella. Jos paine laskee ja ilman tilavuus kasvaa, se kasvaa jatkuvasti, mikä myötävaikuttaa materiaalin hiukkasten nopeuden lisääntymiseen. Jos virtausnopeus on suurempi kuin 5 m/s, ylimääräistä melua voi esiintyä laitteen venttiileissä, suorakaiteen muotoisissa mutkissa ja ritiloissa, joiden läpi se kulkee.

Energian ilmaisin

Kaava, jolla teho määritetäänilmavirta (vapaa), on seuraava: N=0,5SrV³ (W). Tässä lausekkeessa N on teho, r on ilman tiheys, S on tuulen pyörän pinta-ala, johon virtaus vaikuttaa (m²) ja V on tuulen nopeus (m/s).

Kaavasta voidaan nähdä, että lähtöteho kasvaa suhteessa kolmanteen ilmavirtaustehoon. Joten kun nopeus kasvaa 2 kertaa, teho kasvaa 8 kertaa. Siksi pienillä virtausnopeuksilla on pieni määrä energiaa.

Kaikkea energiaa virtauksesta, joka synnyttää esimerkiksi tuulen, ei voida ottaa t alteen. Tosiasia on, että kulku tuulipyörän läpi siipien välillä on esteetön.

Ilman virtauksella, kuten kaikilla liikkuvilla kappaleilla, on liikeenergiaa. Sillä on tietty määrä kineettistä energiaa, joka muuttuessaan muuttuu mekaaniseksi energiaksi.

Ilmavirtaan vaikuttavat tekijät

Ilman enimmäismäärä, joka voi olla, riippuu monista tekijöistä. Nämä ovat itse laitteen ja ympäröivän tilan parametrit. Esimerkiksi, jos puhumme ilmastointilaitteesta, niin laitteiden jäähdyttämä maksimi ilmavirta yhdessä minuutissa riippuu merkittävästi huoneen koosta ja laitteen teknisistä ominaisuuksista. Suurilla alueilla kaikki on erilaista. Niiden jäähdyttämiseksi tarvitaan tehokkaampia ilmavirtoja.

Puh altimissa halkaisija, pyörimisnopeus ja siiven koko, pyörimisnopeus ja valmistuksessa käytetty materiaali ovat tärkeitä.

BLuonnossa havaitsemme sellaisia ilmiöitä kuin tornadot, taifuunit ja tornadot. Nämä ovat kaikki ilman liikkeitä, joiden tiedetään sisältävän typpeä, happea, hiilidioksidimolekyylejä sekä vettä, vetyä ja muita kaasuja. Nämä ovat myös ilmavirtoja, jotka noudattavat aerodynamiikan lakeja. Esimerkiksi kun pyörre muodostuu, kuulemme suihkumoottorin äänet.