Luku 3 virtauksen perusteet III
3.2 virtausten ominaisuudet
tässä luvussa esitellään joitakin virtauksen tärkeitä ominaisuuksia. Virtausominaisuuksien ero voi vaikuttaa siihen, miten virtaus analysoidaan. Lisäksi virtausominaisuuksien tunteminen on erittäin tärkeää, kun arvioidaan saadun tuloksen pätevyyttä.
3.2.1 Kokoonpuristuvat / kokoonpuristuvat nesteet
puristus ja laajeneminen ovat tärkeitä fluidin ominaisuuksia. Muista, että neste voi olla neste tai kaasu. Jos puristuksella ja laajenemisella on merkittävä vaikutus fluidin tiheyteen (kg/m3), fluidia kutsutaan kokoonpuristuvaksi fluidiksi. Tarkastellaan yksinkertaista esimerkkiä kaasupullossa olevasta kaasusta Kuvan 3.10 mukaisesti. Sylinteri on suljettu niin, että kaasu ei pääse sisään tai ulos. Nesteen tilavuus muuttuu männän liikkuessa. Järjestelmän massa ei kuitenkaan muutu, koska kaasua ei päästetä sylinteriin tai sieltä pois. Siksi nesteen tiheyden on muututtava tilavuuden muutoksen vuoksi.
Kuva 3.10: puristuva neste
toisaalta, kun puristus ja laajeneminen eivät merkittävästi vaikuta nesteen tiheyteen, kutsutaan nestettä kokoonpuristuvaksi nesteeksi. Puristumattoman nesteen tilavuus ei muutu ja sen tiheys käsitellään vakiona. Harkitse nestettä sylinterissä. Jos sylinteri on suljettu, mäntä lakkaa liikkumasta, kun se koskettaa nestettä. Männän vetäytyessä nestepinnan yläpuolelle syntyy tyhjä tila. Nesteen käyttämä tila (tilavuus) ei muutu (itse asiassa tilavuus muuttuu, mutta muutos on hyvin pieni). Koska nesteen määrä on lähes muuttumaton, nesteen tiheys (kg / m3) on vakio. Nesteitä pidetään aina puristumattomina nesteinä, sillä paineen ja lämpötilan aiheuttamat tiheysmuutokset ovat pieniä.
vaikka intuitiivisesti kaasut voivat aina näyttää puristumattomilta nesteiltä, jos kaasun annetaan liikkua, kaasua voidaan pitää puristamattomana, jos sen tiheyden muutos on pieni. Tarkastellaan kaasupulloa, joka on täytetty kaasulla Kuvan 3.11 mukaisesti. Kaasupulloon lisätään portit, joiden kautta kaasu pääsee kaasupulloon tai sieltä pois. Männän painuessa alas kaasu virtaa ulos portista, koska sylinterin tilavuus pienenee. Myös kaasun massamäärä pienenee suhteellisesti, ja kaasun tiheys (kg/m3) sylinterissä pysyy ennallaan. Kun mäntä vetäytyy, järjestelmän tilavuus kasvaa, kaasu (massa) tulee portin läpi ja kaasun tiheys (kg/m3) pysyy jälleen oleellisesti vakiona. Tässä tilanteessa kaasu käyttäytyy puristamattomana nesteenä. Tiukassa mielessä täysin puristamatonta nestettä ei ole olemassa. Kuitenkin, kun tiheys muuttuu paineen vuoksi (männän liike koskee painetta sylinterin nesteeseen) tai lämpötila on pieni, likimäärin nestettä puristamattomana nesteenä voi yksinkertaistaa laskelmia huomattavasti.
Kuva 3.11: Puristumaton neste
yksi kaasun kokoonpuristuvuusasteen mitta on virtauksen Mach-luku M. Mach-luku on fluidin nopeuden suhde äänen nopeuteen. Kun M < n. 0.3, nestettä voidaan käsitellä epätäydellisenä. Kun ilman lämpötila on 20°C, äänen nopeus on noin 340 m/s. jos fluidin nopeus on 100 m/s tai suurempi, Kokoonpuristuvuus on otettava huomioon laskelmissa. Jos nesteen nopeus on alle 100 m / s, nestettä voidaan pitää epätäydellisenä. Lisäksi, jos nesteen lämpötila muuttuu merkittävästi (tämä on eri kuin nesteen ollessa vakiossa korkeassa tai matalassa lämpötilassa), nesteen tiheys muuttuu myös merkittävästi tilavuuden laajenemisen tai puristuksen aikana. Tällöin nestettä voidaan käsitellä myös kokoonpuristuvana nesteenä.
kirjoittaja
Atsushi Ueyama / syntynyt syyskuussa 1983 Hyogossa, Japanissa
hänellä on tekniikan filosofian tohtori Osakan yliopistosta. Hänen väitöskirjatutkimuksensa keskittyi numeeriseen menetelmään fluid-solid interaction problem. Hän on Software Cradlen konsulttiinsinööri ja tarjoaa teknistä tukea Cradle-asiakkaille. Hän on myös aktiivinen luennoitsija Kehtoseminaareissa ja koulutuksissa.