Când consideram aerul ca o combinație a unui număr mare de molecule, acesta poate fi numit mediu continuu. În ea, particulele individuale pot intra în contact unele cu altele. Această reprezentare face posibilă simplificarea semnificativă a metodelor de studiu a aerului. În aerodinamică, există un lucru precum reversibilitatea mișcării, care este utilizat pe scară largă în domeniul experimentelor pentru tunelurile de vânt și în studiile teoretice folosind conceptul de flux de aer.
Concept important de aerodinamică
Conform principiului reversibilității mișcării, în loc să luăm în considerare mișcarea unui corp într-un mediu staționar, putem considera cursul mediului în raport cu un corp nemișcat.
Viteza fluxului neperturbat incident în mișcare inversă este egală cu viteza corpului însuși în aerul nemișcat.
Pentru un corp care se mișcă în aer nemișcat, forțele aerodinamice vor fi aceleași ca pentru unul staționarcorp (static) supus fluxului de aer. Această regulă funcționează cu condiția ca viteza corpului în raport cu aerul să fie aceeași.
Ce este fluxul de aer și care sunt conceptele de bază ale acestuia
Există diferite metode pentru a studia mișcarea particulelor de gaz sau lichid. Într-una dintre ele sunt investigate streamlines. Cu această metodă, mișcarea particulelor individuale trebuie luată în considerare la un moment dat în timp la un anumit punct din spațiu. Mișcarea direcționată a particulelor care se mișcă aleatoriu este un flux de aer (un concept utilizat pe scară largă în aerodinamică).
Mișcarea fluxului de aer va fi considerată constantă dacă în orice punct al spațiului pe care îl ocupă, densitatea, presiunea, direcția și mărimea vitezei sale rămân neschimbate în timp. Dacă acești parametri se modifică, atunci mișcarea este considerată instabilă.
Linia de curgere este definită după cum urmează: tangenta din fiecare punct la acesta coincide cu vectorul viteză din același punct. Totalitatea acestor linii de fluiditate formează un jet elementar. Este închis într-un tub. Fiecare filtru individual poate fi izolat și prezentat ca curgând izolat de masa totală de aer.
Când fluxul de aer este împărțit în fluxuri, puteți vizualiza fluxul său complex în spațiu. Legile de bază ale mișcării pot fi aplicate fiecărui jet individual. Este vorba despre conservarea masei și a energiei. Folosind ecuațiile pentru aceste legi, se poate efectua o analiză fizică a interacțiunilor aerului și a unui corp solid.
Viteza și tipul de mișcare
În ceea ce privește natura fluxului, fluxul de aer este turbulent și laminar. Când fluxurile de aer se mișcă în aceeași direcție și sunt paralele între ele, acesta este un flux laminar. Dacă viteza particulelor de aer crește, atunci acestea încep să aibă, pe lângă translație, alte viteze care se schimbă rapid. Se formează un flux de particule perpendicular pe direcția mișcării de translație. Acesta este fluxul haotic - turbulent.
Formula pentru măsurarea debitului de aer include presiunea, care este determinată în mai multe moduri.
Viteza unui flux incompresibil se determină folosind dependența diferenței dintre presiunea totală și cea statică în raport cu densitatea masei de aer (ecuația Bernoulli): v=√2(p 0-p)/p
Această formulă funcționează pentru debite de până la 70 m/s.
Densitatea aerului este determinată de nomograma presiunii și temperaturii.
Presiunea este de obicei măsurată cu un manometru de lichid.
Debitul de aer nu va fi constant pe lungimea conductei. Dacă presiunea scade și volumul de aer crește, atunci acesta crește constant, contribuind la creșterea vitezei particulelor de material. Dacă viteza de curgere este mai mare de 5 m/s, atunci poate apărea zgomot suplimentar în supapele, îndourile dreptunghiulare și grătarele dispozitivului prin care trece.
Indicator de energie
Formula prin care se determină putereadebitul de aer (liber), este după cum urmează: N=0,5SrV³ (W). În această expresie, N este puterea, r este densitatea aerului, S este aria roții vântului afectată de debit (m²) și V este viteza vântului (m/s).
Din formulă, se poate observa că puterea de ieșire crește proporțional cu a treia putere a debitului de aer. Deci, când viteza crește de 2 ori, atunci puterea crește de 8 ori. Prin urmare, la debite scăzute va exista o cantitate mică de energie.
Toată energia din flux, care creează, de exemplu, vântul, nu poate fi extrasă. Cert este că trecerea prin roata vântului între palete este nestingherită.
Fluxul de aer, ca orice corp în mișcare, are energia mișcării. Are o anumită cantitate de energie cinetică, care, pe măsură ce se transformă, se transformă în energie mecanică.
Factori care afectează volumul fluxului de aer
Cantitatea maximă de aer care poate fi depinde de mulți factori. Aceștia sunt parametrii dispozitivului în sine și ai spațiului înconjurător. De exemplu, dacă vorbim despre un aparat de aer condiționat, atunci debitul maxim de aer răcit de echipamente într-un minut depinde în mod semnificativ de dimensiunea încăperii și de caracteristicile tehnice ale dispozitivului. Cu suprafețe mari, totul este diferit. Pentru ca acestea să fie răcite, sunt necesare fluxuri de aer mai intense.
La ventilatoare, diametrul, viteza de rotație și dimensiunea lamei, viteza de rotație, materialul folosit la fabricarea lor sunt importante.
BÎn natură, observăm fenomene precum tornade, taifunuri și tornade. Acestea sunt toate mișcările aerului, despre care se știe că conține azot, oxigen, molecule de dioxid de carbon, precum și apă, hidrogen și alte gaze. Acestea sunt, de asemenea, fluxuri de aer care respectă legile aerodinamicii. De exemplu, când se formează un vârtej, auzim sunetele unui motor cu reacție.
