Kapittel 3 Grunnleggende Om Flow III
3.2 kjennetegn ved flow
dette kapittelet introduserer noen av de viktige egenskapene til en flow. Forskjellen i strømningsegenskaper kan påvirke hvordan strømmen analyseres. I tillegg er det svært viktig å kjenne strømningsegenskapene når man vurderer gyldigheten av et oppnådd resultat.
3.2.1 Komprimerbare / inkompressible væsker
Komprimering og ekspansjon er viktige egenskaper ved en væske. Husk at en væske kan være en væske eller en gass. Hvis kompresjon og ekspansjon har en signifikant effekt på væsketettheten (kg/m3), kalles væsken en komprimerbar væske. Tenk på et enkelt eksempel på en gass i en sylinder som vist i Figur 3.10. Sylinderen er forseglet slik at gass ikke kan komme inn eller slippe ut. Væskevolumet endres når stempelet beveger seg. Massen av systemet endres imidlertid ikke fordi gassen ikke får komme inn i eller forlate sylinderen. Derfor må væsketettheten endres på grunn av volumendringen.
Figur 3.10: Komprimerbar væske
på den annen side, når kompresjon og ekspansjon ikke påvirker væsketettheten betydelig, kalles væsken en inkomprimerbar væske. Volumet av en inkompressibel væske endres ikke, og dens tetthet behandles som en konstant. Vurder en væske i en sylinder. Hvis sylinderen er forseglet, vil stempelet slutte å bevege seg når det kommer i kontakt med væsken. Når stempelet trekkes tilbake, opprettes et tomt rom over væskeoverflaten. Mengden plass (volum) væsken opptar, endres ikke (faktisk endres volumet, men endringen er veldig liten). Siden mengden av væsken er nesten uendret, er væsketettheten (kg/m3) konstant. Væsker anses alltid å være inkompressible væsker, da tetthetsendringer forårsaket av trykk og temperatur er små.
selv om intuitivt gasser alltid kan synes å være inkompressible væsker hvis gassen får lov til å bevege seg, kan en gass behandles som inkompressibel hvis dens endring i tetthet er liten. Vurder sylinderen fylt med en gass som vist i Figur 3.11. Porter legges til sylinderen som tillater gass å komme inn eller forlate sylinderen. Når stempelet skyver ned, strømmer gassen ut av porten fordi volumet på sylinderen minker. Mengden gassmasse reduseres også proporsjonalt, og tettheten av gassen (kg/m3) i sylinderen er uendret. Når stempelet trekkes tilbake, øker volumet av systemet, gass (masse) går gjennom porten og tettheten av gassen (kg/m3) forblir igjen i det vesentlige konstant. I denne situasjonen oppfører gassen seg som en inkompressibel væske. I streng forstand eksisterer det ikke en helt inkompressibel væske. Men når tettheten endres på grunn av trykk (stempelets bevegelse påfører trykk på væsken i sylinderen) eller temperaturen er liten, kan tilnærmet en væske som en inkompressibel væske i stor grad forenkle beregningene.
Figur 3.11: Inkompressibel væske
Et mål på graden av komprimerbarhet av en gass er mach-tallet m av strømmen. Mach-tallet er forholdet mellom væskehastigheten og lydens hastighet. Når M < ca. 0,3, en væske kan behandles som inkompressibel. For en lufttemperatur på 20°C er lydens hastighet omtrent 340 m / s. derfor, hvis fluidhastigheten er 100 m/s eller høyere, bør komprimerbarhet vurderes i beregningene. For væskehastigheter mindre enn 100 m / s, kan væsken betraktes som inkompressibel. I tillegg, hvis væsketemperaturen endres betydelig (dette er annerledes enn væsken som er ved konstant høy eller lav temperatur), vil væsketettheten også endres vesentlig under volumutvidelse eller kompresjon. I dette tilfellet kan væsken også behandles som en komprimerbar væske.
Om Forfatteren
Atsushi Ueyama | Født i September 1983, Hyogo, Japan
Han har En Doktor I Filosofi I Ingeniørfag fra Osaka University. Hans doktorgradsforskning fokuserte på numerisk metode for væske-fast interaksjonsproblem. Han er konsulentingeniør Hos Software Cradle og gir teknisk støtte til Cradle-kunder. Han er også en aktiv foreleser På Vugge seminarer og kurs.