Mi az a légáramlás, és melyek a hozzá kapcsolódó alapfogalmak

2024 Szerző: Henry Conors | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-02-12 08:21

Ha a levegőt nagyszámú molekula kombinációjának tekintjük, akkor folytonos közegnek nevezhetjük. Ebben az egyes részecskék érintkezhetnek egymással. Ez az ábrázolás lehetővé teszi a levegő vizsgálati módszereinek jelentős egyszerűsítését. Az aerodinamikában létezik egy olyan dolog, mint a mozgás reverzibilitása, amelyet széles körben használnak a szélcsatornákkal kapcsolatos kísérletek területén és a légáramlás fogalmát használó elméleti tanulmányokban.

Fontos aerodinamikai koncepció

A mozgás megfordíthatóságának elve szerint ahelyett, hogy egy test mozgását egy álló közegben vesszük figyelembe, a közeg mozgását egy mozdulatlan testhez viszonyítva tekinthetjük.

A beeső zavartalan áramlás sebessége fordított mozgásban megegyezik magának a testnek a sebességével csendes levegőben.

Csendes levegőben mozgó testnél az aerodinamikai erők ugyanazok, mint egy álló testnél(statikus) légáramlásnak kitett test. Ez a szabály akkor működik, ha a test sebessége a levegőhöz viszonyítva azonos.

Mi a légáramlás és mik az alapfogalmak

Különböző módszerek léteznek a gáz vagy folyadékrészecskék mozgásának tanulmányozására. Az egyikben az áramvonalakat vizsgálják. Ezzel a módszerrel az egyes részecskék mozgását egy adott időpontban a tér egy bizonyos pontján kell figyelembe venni. A véletlenszerűen mozgó részecskék irányított mozgása légáramlás (az aerodinamikában széles körben használt fogalom).

A légáramlás mozgása akkor tekinthető egyenletesnek, ha az általa elfogl alt tér bármely pontján a sűrűsége, nyomása, iránya és sebességének nagysága az idő múlásával változatlan marad. Ha ezek a paraméterek megváltoznak, akkor a mozgás bizonytalannak minősül.

Az áramvonalat a következőképpen definiáljuk: az érintő minden pontjában egybeesik az ugyanabban a pontban lévő sebességvektorral. Az ilyen áramvonalak összessége egy elemi sugárhajtást alkot. Csőbe van zárva. Minden egyes szivárgás elkülöníthető, és a teljes légtömegtől elszigetelten áramlóként ábrázolható.

Amikor a légáramot patakokra osztják, megjelenítheti összetett áramlását a térben. A mozgás alapvető törvényei minden egyes sugárra vonatkoztathatók. A tömeg és az energia megőrzéséről szól. E törvények egyenletei segítségével fizikai elemzést végezhetünk a levegő és a szilárd test kölcsönhatásáról.

Sebesség és mozgástípus

Az áramlás természetét tekintve a légáramlás turbulens és lamináris. Ha a levegőáramok azonos irányba mozognak és egymással párhuzamosak, akkor lamináris áramlásról van szó. Ha a levegő részecskéinek sebessége növekszik, akkor a transzlációs sebességen kívül más, gyorsan változó sebességgel is rendelkeznek. A transzlációs mozgás irányára merőleges részecskék áramlása jön létre. Ez a kaotikus - turbulens áramlás.

A légáramlás mérési képlete magában foglalja a nyomást is, amelyet sokféleképpen határoznak meg.

Az összenyomhatatlan áramlás sebességét a teljes és a statikus nyomás közötti különbségnek a légtömeg sűrűségéhez viszonyított függősége alapján határozzuk meg (Bernoulli-egyenlet): v=√2(p ₀-p)/p

Ez a képlet 70 m/s-ig használható.

A levegő sűrűségét a nyomás és a hőmérséklet nomogramja határozza meg.

A nyomást általában folyadék manométerrel mérik.

A légáramlás sebessége nem lesz állandó a csővezeték hosszában. Ha a nyomás csökken és a levegő térfogata nő, akkor folyamatosan növekszik, hozzájárulva az anyag részecskéinek sebességének növekedéséhez. Ha az áramlási sebesség nagyobb, mint 5 m/s, akkor további zaj léphet fel az eszköz szelepeiben, téglalap alakú íveiben és rácsjaiban, amelyeken áthalad.

Energiajelző

A teljesítmény meghatározásának képletelégáramlás (szabad) a következő: N=0,5SrV³ (W). Ebben a kifejezésben N a teljesítmény, r a levegő sűrűsége, S a szélkerék áramlás által érintett területe (m²) és V a szél sebessége (m/s).

A képletből látható, hogy a kimenő teljesítmény a légáramlási sebesség harmadik hatványával arányosan nő. Tehát, ha a sebesség 2-szeresére nő, akkor a teljesítmény 8-szorosára nő. Ezért alacsony áramlási sebességnél kis mennyiségű energia lesz jelen.

Az áramlásból származó összes energia, amely például a szelet hozza létre, nem vonható ki. A helyzet az, hogy a szélkeréken a lapátok között akadálytalan az áthaladás.

A levegő áramlásának, mint minden mozgó testnek, megvan a mozgás energiája. Van egy bizonyos mennyiségű mozgási energiája, amely átalakulása során mechanikai energiává alakul.

A légáramlás mennyiségét befolyásoló tényezők

A maximális levegőmennyiség számos tényezőtől függ. Ezek magának az eszköznek és a környező térnek a paraméterei. Például, ha egy klímaberendezésről beszélünk, akkor a berendezés által egy perc alatt lehűthető maximális légáramlás jelentősen függ a helyiség méretétől és a készülék műszaki jellemzőitől. A nagy területeken minden más. A hűtésükhöz intenzívebb légáramlásra van szükség.

A ventilátoroknál fontos az átmérő, a forgási sebesség és a lapátméret, a forgási sebesség, valamint a gyártás során használt anyag.

BA természetben olyan jelenségeket figyelünk meg, mint a tornádók, tájfunok és tornádók. Ezek mind a levegő mozgása, amelyről ismert, hogy nitrogént, oxigént, szén-dioxid molekulákat, valamint vizet, hidrogént és egyéb gázokat tartalmaz. Ezek is légáramlások, amelyek engedelmeskednek az aerodinamika törvényeinek. Például amikor örvény keletkezik, egy sugárhajtómű hangját halljuk.