hoofdstuk 3 basis van Flow III
3.2 kenmerken van flow
dit hoofdstuk introduceert enkele van de belangrijke kenmerken van een flow. Het verschil in stroomkarakteristieken kan van invloed zijn op de manier waarop de stroom wordt geanalyseerd. Bovendien is het kennen van de stromingskenmerken erg belangrijk bij het evalueren van de geldigheid van een verkregen resultaat.
3.2.1 samendrukbare / incompresseerbare vloeistoffen
compressie en expansie zijn belangrijke kenmerken van een vloeistof. Vergeet niet dat een vloeistof een vloeistof of een gas kan zijn. Als compressie en uitzetting een significant effect hebben op de Vloeistofdichtheid (kg/m3), wordt de vloeistof een samendrukbare vloeistof genoemd. Neem een eenvoudig voorbeeld van een gas in een cilinder zoals weergegeven in Figuur 3.10. De cilinder is zo afgesloten dat gas niet naar binnen kan of kan ontsnappen. Het vloeistofvolume verandert als de zuiger beweegt. De massa van het systeem verandert echter niet omdat het gas de cilinder niet mag binnenkomen of verlaten. Daarom moet de Vloeistofdichtheid veranderen vanwege de verandering in volume.
figuur 3.10: samendrukbare vloeistof
aan de andere kant, wanneer compressie en uitzetting de Vloeistofdichtheid niet significant beïnvloeden, wordt de vloeistof een incomprimeerbare vloeistof genoemd. Het volume van een niet-samendrukbare vloeistof verandert niet en de dichtheid ervan wordt behandeld als een constante. Overweeg een vloeistof in een cilinder. Als de cilinder is verzegeld, zal de zuiger stoppen met bewegen zodra deze in contact komt met de vloeistof. Als de zuiger zich terugtrekt, ontstaat er een lege ruimte boven het vloeistofoppervlak. De hoeveelheid ruimte (volume) die de vloeistof inneemt verandert niet (eigenlijk verandert het volume wel, maar de verandering is erg klein). Omdat de hoeveelheid vloeistof vrijwel onveranderd is, is de Vloeistofdichtheid (kg/m3) constant. Vloeistoffen worden altijd beschouwd als incompresseerbare vloeistoffen, omdat dichtheidsveranderingen veroorzaakt door druk en temperatuur klein zijn.
terwijl intuïtief gassen altijd als niet-drukbare vloeistoffen kunnen lijken als het gas zich mag verplaatsen, kan een gas als niet-drukbaar worden behandeld als de verandering in dichtheid gering is. Neem de met een gas gevulde cilinder als weergegeven in Figuur 3.11. Poorten worden toegevoegd aan de cilinder die het mogelijk maakt gas in of uit de cilinder. Als de zuiger naar beneden duwt, stroomt het gas uit de poort omdat het volume van de cilinder afneemt. De hoeveelheid massa van het gas neemt ook proportioneel af en de dichtheid van het gas (kg/m3) in de cilinder is onveranderd. Wanneer de zuiger intrekt, neemt het volume van het systeem toe, gas (massa) komt door de poort en de dichtheid van het gas (kg/m3) blijft weer in wezen constant. In deze situatie gedraagt het gas zich als een niet-samendrukbare vloeistof. In strikte zin bestaat er geen volledig onsamenhangende vloeistof. Echter, wanneer de dichtheid verandert als gevolg van druk (de beweging van de zuiger oefent druk uit op de vloeistof in de cilinder) of temperatuur is klein, het benaderen van een vloeistof als een incompressible vloeistof kan aanzienlijk vereenvoudigen berekeningen.
figuur 3.11: Incompressible fluid
Eén maat voor de samendrukbaarheid van een gas is het Mach-getal M van de stroom. Het Mach-getal is de verhouding tussen de vloeistofsnelheid en de geluidssnelheid. Wanneer M < CA. 0,3, een vloeistof kan worden behandeld als incompressible. Bij een luchttemperatuur van 20°C bedraagt de geluidssnelheid ongeveer 340 m / s. daarom moet bij een vloeistofsnelheid van 100 m/s of meer bij de berekeningen rekening worden gehouden met samendrukbaarheid. Bij vloeistofsnelheden van minder dan 100 m / s kan de vloeistof als niet-drukbaar worden beschouwd. Bovendien, als de vloeistoftemperatuur aanzienlijk verandert (dit is anders dan de vloeistof op een constante hoge of lage temperatuur), zal de Vloeistofdichtheid ook aanzienlijk veranderen tijdens volumeuitbreiding of compressie. In dit geval kan de vloeistof ook worden behandeld als een samendrukbare vloeistof.
over de auteur
Atsushi Ueyama / geboren in September 1983, Hyogo, Japan
hij heeft een Doctor in de Ingenieursfilosofie aan de Universiteit van Osaka. Zijn promotieonderzoek richtte zich op numerieke methode voor fluid-solid interactie probleem. Hij is consulting engineer bij Software Cradle en biedt technische ondersteuning aan Cradle-klanten. Daarnaast is hij actief docent aan Cradle seminars en trainingen.