عند النظر إلى الهواء باعتباره إجمالي عدد كبير من الجزيئات ، يمكن أن يطلق عليه وسيطًا مستمرًا. في ذلك ، يمكن للجسيمات الفردية أن تتلامس مع بعضها البعض. يمكن لهذه الفكرة أن تبسط إلى حد كبير طرق البحث الجوي. في الديناميكا الهوائية ، هناك شيء مثل عكس الحركة ، والذي يستخدم على نطاق واسع في مجال التجارب لأنفاق الرياح وفي الدراسات النظرية باستخدام مفهوم تدفق الهواء.
المفهوم الهام للديناميكا الهوائية
وفقًا لمبدأ انعكاسية الحركة ، بدلاً من النظر في حركة الجسم في وسط بلا حركة ، يمكننا التفكير في مسار الوسط فيما يتعلق بالجسم غير المتحرك.
سرعة تدفق الحادث دون عائق في الحركة العكسية تساوي سرعة الجسم نفسه في الهواء الطلق.
بالنسبة للجسم الذي يتحرك في الهواء الساكن ، ستكون القوى الديناميكية الهوائية هي نفسها بالنسبة للجسم (الثابت) الخالي من الحركة المعرض لتدفق الهواء. تعمل هذه القاعدة بشرط أن تكون سرعة الجسم فيما يتعلق بالهواء هي نفسها.
ما هو تدفق الهواء وما هي المفاهيم الأساسية التي تحدده
هناك طرق مختلفة لدراسة حركة الغاز أو الجسيمات السائلة. في واحد منهم ، يتم دراسة الانسيابية. بهذه الطريقة ، يجب النظر في حركة الجسيمات الفردية في لحظة معينة من الزمن في نقطة معينة في الفضاء. الحركة الاتجاهية للجسيمات التي تتحرك بشكل عشوائي هي تدفق الهواء (وهو مفهوم يستخدم على نطاق واسع في الديناميكا الهوائية).
ستعتبر حركة تدفق الهواء ثابتة إذا ظلت كثافة وسرعة واتجاه وحجم سرعتها في أي وقت في المساحة التي تشغلها دون تغيير مع مرور الوقت. إذا تغيرت هذه المعلمات ، فإن الحركة تعتبر غير مستقرة.
يتم تعريف الانسياب على النحو التالي: المماس عند كل نقطة يتزامن مع متجه السرعة في نفس النقطة. مجمل مثل هذه الانسيابية يشكل تيارًا أوليًا. وهي محاطة بأنبوب معين. يمكن تمييز كل هزيلة فردية وعرضها بمعزل عن كتلة الهواء الكلية.
عندما ينقسم تدفق الهواء إلى قطرات ، من الممكن تصور تدفقه المعقد في الفضاء. يمكن تطبيق القوانين الأساسية للحركة على كل طائرة فردية. إنه يتعلق بتوفير الكتلة والطاقة. باستخدام معادلات هذه القوانين ، يمكن إجراء تحليل مادي لتفاعلات الهواء والمواد الصلبة.
السرعة ونوع الحركة
فيما يتعلق بطبيعة التدفق ، يكون تدفق الهواء مضطربًا وصفحيًا. عندما تتحرك تيارات الهواء في اتجاه واحد وتكون موازية لبعضها البعض ، هذا هو التدفق الصفحي. إذا زادت سرعة جزيئات الهواء ، فإنها تبدأ في امتلاك ، بالإضافة إلى السرعة الانتقالية ، سرعات أخرى سريعة التغير. يتشكل تيار من الجسيمات متعامد مع اتجاه الحركة الانتقالية. هذا تدفق مضطرب غير منتظم.
تتضمن الصيغة المستخدمة لقياس سرعة الهواء الضغط المحدد بطرق مختلفة.
يتم تحديد معدل التدفق غير القابل للانضغاط باستخدام اعتماد الفرق بين الضغط الكلي والإحصائي فيما يتعلق بكثافة كتلة الهواء (معادلة برنولي): v = √2 (p 0 -p) / p
تعمل هذه الصيغة على التدفقات بسرعة لا تزيد عن 70 م / ث.
يتم تحديد كثافة الهواء من خلال مخطط الضغط ودرجة الحرارة.
يتم تحديد الضغط عادة بواسطة مقياس ضغط السائل.
لن يكون معدل تدفق الهواء ثابتًا على طول خط الأنابيب. إذا انخفض الضغط وزاد حجم الهواء ، فإنه يزداد باستمرار ، مما يساهم في زيادة سرعة جزيئات المادة. إذا كانت سرعة التدفق أكبر من 5 م / ث ، فقد تظهر ضوضاء إضافية في الصمامات ، والمنعطفات المستطيلة وحواجز الشبكة التي يمر من خلالها.
مؤشر الطاقة
الصيغة التي يتم من خلالها تحديد قوة تدفق الهواء (مجاني) هي كما يلي: N = 0.5SrV³ (W). في هذا التعبير ، N هي القوة ، r هي كثافة الهواء ، S هي مساحة عجلة الرياح تحت تأثير التدفق (متر مربع) و V هي سرعة الرياح (م / ث).
يمكن أن نرى من الصيغة أن طاقة الخرج تزداد بما يتناسب مع القوة الثالثة لمعدل تدفق الهواء. لذا ، عندما تزداد السرعة بمقدار مرتين ، تزداد الطاقة بمقدار 8 مرات. لذلك ، عند معدلات تدفق منخفضة سيكون هناك كمية صغيرة من الطاقة.
لا يمكن استخراج كل الطاقة من التيار ، التي يتم إنشاؤها ، على سبيل المثال ، بواسطة الرياح. والحقيقة هي أن المرور عبر عجلة الرياح بين الشفرات يحدث دون عوائق.
تدفق الهواء لديه طاقة الحركة مثل أي جسم متحرك. لديها إمدادات معينة من الطاقة الحركية ، والتي ، عند تحويلها ، تنتقل إلى طاقة ميكانيكية.
