Aliran cecair lamina dan gelora: penerangan, ciri dan fakta menarik. Laminar dan aliran udara bergelora

Rejim aliran bendalir difahami sebagai kinematik dan dinamik makrozarah cecair, yang bersama-sama menentukan struktur dan sifat aliran secara keseluruhan.

Mod pergerakan ditentukan oleh nisbah daya inersia dan geseran dalam aliran. Selain itu, daya ini sentiasa bertindak pada makrozarah cecair apabila ia bergerak sebagai sebahagian daripada aliran. Walaupun pergerakan ini boleh disebabkan oleh pelbagai daya luar seperti daya graviti dan tekanan. Nisbah daya ini mencerminkan , yang merupakan kriteria untuk rejim aliran bendalir.

Pada halaju rendah zarah bendalir dalam aliran, daya geseran mendominasi, dan nombor Reynolds adalah kecil. Pergerakan sedemikian dipanggil laminar.

Pada kelajuan tinggi pergerakan zarah bendalir dalam aliran, nombor Reynolds adalah besar, maka daya inersia berlaku dalam aliran dan daya ini menentukan kinematik dan dinamik zarah, mod ini dipanggil bergelora

Dan jika kuasa-kuasa ini mempunyai susunan yang sama (sepadan), maka kawasan sedemikian dipanggil - rantau interleaving.

Jenis mod, sebahagian besarnya, mempengaruhi proses yang berlaku dalam aliran, dan oleh itu kebergantungan yang dikira.

Skim pemasangan untuk menggambarkan rejim aliran cecair ditunjukkan dalam rajah.

Cecair dari tangki melalui saluran paip lutsinar melalui paip memasuki longkang. Di salur masuk ke paip, tiub nipis dipasang di mana bahan pewarna memasuki bahagian tengah aliran.

Jika anda membuka sedikit paip, cecair akan mula mengalir melalui saluran paip pada kelajuan rendah. Dengan memperkenalkan agen pewarna ke dalam aliran, adalah mungkin untuk melihat bagaimana aliran semasa agen pewarna dalam bentuk garisan mengalir dari permulaan paip ke penghujungnya. Ini menunjukkan aliran berlapis cecair, tanpa percampuran dan pembentukan pusaran, dan penguasaan daya inersia dalam aliran.

Rejim aliran ini dipanggil laminar.

Aliran Laminar - aliran berlapis-lapis cecair tanpa percampuran zarah, tanpa denyutan halaju dan tekanan, tanpa percampuran lapisan dan vorteks.

Dalam aliran laminar, garis arus selari dengan paksi paip, i.e. tiada pergerakan melintang kepada aliran bendalir.

Rejim aliran gelora

Dengan peningkatan dalam kadar aliran melalui paip dalam pemasangan yang sedang dipertimbangkan, halaju pergerakan zarah cecair akan meningkat. Pancutan cecair pewarna akan mula berayun.

Jika anda membuka injap lebih banyak, aliran melalui paip akan meningkat.

Aliran cecair pewarna akan mula bercampur dengan aliran utama, banyak zon pembentukan dan pencampuran pusaran akan ketara, daya inersia akan berlaku dalam aliran. Rejim aliran ini dipanggil bergelora.

Rejim gelora - aliran yang disertai dengan percampuran sengit, anjakan lapisan relatif antara satu sama lain dan turun naik dalam halaju dan tekanan.

Dalam aliran gelora, vektor halaju bukan sahaja mempunyai paksi, tetapi juga komponen normal kepada paksi saluran.

Apa yang menentukan cara pengaliran bendalir

Rejim aliran bergantung pada halaju zarah bendalir dalam saluran paip, geometri saluran paip.

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, mod aliran bendalir dalam saluran paip membolehkan kita menilai Kriteria Reynolds, mencerminkan nisbah daya inersia kepada daya geseran likat.

• Pada nombor Reidolds di bawah 2300, seseorang boleh bercakap tentang laminar pergerakan zarah (beberapa sumber menunjukkan nombor 2000)
• Jika kriteria Reynolds lebih besar daripada 4000, maka rejim aliran adalah bergelora
• Nombor Reidnolds dari 2300 hingga 4000 menunjukkan mod peralihan aliran bendalir

Bergantung pada kaedah pengudaraan bilik, adalah kebiasaan untuk memanggil:

a) pengudaraan bergelora atau bilik denganaliran udara bukan satu arah;

b) bilik dengan aliran udara berlamina, atau satu arah.

Catatan. Perbendaharaan kata profesional didominasi oleh istilah

"bergelora aliran udara, aliran udara lamina.

Mod pemanduan saya udara

Terdapat dua mod pemanduan udara : laminar ? dan bergelora?. Laminar? mod dicirikan oleh pergerakan tertib zarah udara sepanjang trajektori selari. Percampuran dalam aliran berlaku akibat interpenetrasi molekul. Dalam rejim bergelora, pergerakan zarah udara adalah huru-hara, pencampuran adalah disebabkan oleh interpenetrasi isipadu udara individu dan oleh itu berlaku lebih intensif daripada dalam rejim lamina.

Dalam gerakan lamina pegun, halaju aliran udara pada satu titik adalah malar dalam magnitud dan arah; semasa gerakan gelora, magnitud dan arahnya berubah mengikut masa.

Pergolakan adalah akibat daripada gangguan luaran (diperkenalkan ke dalam aliran) atau dalaman (dijana dalam aliran).?. Pergolakan aliran pengudaraan, sebagai peraturan, dari asal dalaman. Puncanya ialah pembentukan pusaran apabila mengalir di sekeliling ketidakteraturan?dinding dan objek.

Kriteria asas? rejim bergelora ialah nombor Rhea?nolds:

R e = ud / h

di mana dan ialah purata halaju udara masuk dalam rumah;

D - hidraulik? diameter bilik;

D= 4S/P

S - Luas keratan rentas premis;

R - perimeter melintang bahagian bilik;

v- kinematik?pekali kelikatan udara.

nombor Rhea? Nolds, di atasnya pergerakan gelora abutment?chivo, dipanggil kritikal. Untuk premis ia bersamaan dengan 1000-1500, untuk paip licin - 2300. Dalam premis pergerakan udara biasanya bergelora; apabila menapis(dalam bilik bersih)mungkin sebagai lamina?, dan bergelora? mod.

Peranti lamina digunakan dalam bilik bersih dan digunakan untuk mengedarkan jumlah udara yang besar, menyediakan kehadiran siling yang direka khas, penutup lantai dan kawalan tekanan di dalam bilik. Di bawah keadaan ini, operasi pengedar aliran laminar dijamin untuk menyediakan aliran satu arah yang diperlukan dengan laluan aliran selari. Kadar pertukaran udara yang tinggi menyumbang kepada mengekalkan hampir kepada keadaan isoterma dalam aliran udara bekalan. Siling yang direka untuk pengedaran udara dengan pertukaran udara yang besar, disebabkan oleh kawasan yang besar, memberikan halaju aliran udara awal yang kecil. Operasi pengekstrak aras lantai dan kawalan tekanan bilik meminimumkan saiz zon peredaran semula, dan prinsip "satu laluan dan satu keluar" dengan mudah berfungsi. Zarah terampai ditekan pada lantai dan dikeluarkan, jadi risiko peredaran semulanya adalah rendah.

Penentuan hukum penentangan dan makna

Nombor Reynolds kritikal pada lamina

Dan rejim aliran bendalir bergelora

Tujuan kerja dan kandungan kerja

Menyiasat rejim aliran bendalir dalam saluran paip, tentukan nombor Reynolds kritikal dan ciri rintangan kepada pergerakan bendalir melalui saluran paip.

2.2 Maklumat teori ringkas

Jenis rejim aliran

Dalam aliran bendalir sebenar, seperti yang ditunjukkan oleh banyak eksperimen, aliran bendalir yang berbeza adalah mungkin.

1. Laminar(berlapis) aliran, di mana zarah cecair bergerak dalam lapisannya tanpa bercampur. Dalam kes ini, zarah itu sendiri di dalam lapisan mempunyai gerakan putaran (Rajah 2.1) disebabkan oleh kecerunan halaju .

Rajah 2.1

Apabila kadar aliran bendalir meningkat, halaju V meningkat, kecerunan halaju, masing-masing. Pergerakan putaran zarah meningkat, manakala kelajuan lapisan yang lebih jauh dari dinding meningkat dengan lebih banyak lagi (Rajah 2.2), dan kelajuan lapisan berhampiran dinding semakin berkurangan.

Rajah 2.2

Oleh itu, tekanan hidromekanikal meningkat dalam lapisan berhampiran dinding (mengikut persamaan Bernoulli). Di bawah pengaruh perbezaan tekanan, zarah berputar akan bergerak ke dalam ketebalan teras (Rajah 2.3), membentuk mod kedua aliran bendalir - aliran bergelora.

Rajah 2.3

2. aliran bergelora cecair disertai dengan percampuran intensif cecair dan denyutan halaju dan tekanan (Rajah 2.4).

Rajah 2.4

Saintis Jerman O. Reynolds pada tahun 1883 membuktikan bahawa peralihan daripada aliran laminar cecair kepada satu gelora bergantung pada kelikatan cecair, halajunya, dan saiz ciri (diameter) paip.

Kelajuan kritikal, di mana aliran laminar menjadi bergelora, adalah sama dengan:

di mana K- pekali perkadaran universal (ia adalah sama untuk semua cecair dan diameter paip); d- diameter saluran paip.

Pekali tak berdimensi ini dipanggil nombor Reynolds kritikal:

. (2.1)

Seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen, untuk cecair . Jelas bilangannya Re boleh berfungsi sebagai kriteria untuk menilai mod aliran bendalir dalam paip, jadi

di aliran lamina,

semasa aliran bergelora.

Pada latihan laminar aliran diperhatikan semasa aliran cecair likat (dalam sistem hidraulik dan minyak pesawat). bergelora aliran diperhatikan dalam bekalan air, dalam sistem bahan api (minyak tanah, petrol, alkohol).

Dalam sistem hidraulik, satu lagi jenis aliran bendalir diperhatikan - rejim aliran peronggaan. Ini adalah pergerakan cecair yang dikaitkan dengan perubahan dalam keadaan pengagregatannya (transformasi menjadi gas, pembebasan udara dan gas terlarut). Fenomena ini diperhatikan apabila tempatan statik tekanan berkurangan kepada tekanan keanjalan wap tepu cecair, iaitu pada (Rajah 2.5)

Rajah 2.5

Dalam kes ini, pengewapan intensif dan pembebasan udara dan gas bermula pada titik ini dalam aliran. Rongga gas terbentuk dalam aliran ("cavitas" - rongga). Aliran bendalir ini dipanggil peronggaan. peronggaan- fenomena berbahaya, kerana, pertama, ia membawa kepada penurunan mendadak dalam aliran bendalir (dan, akibatnya, kemungkinan penutupan enjin semasa peronggaan dalam sistem bahan api), dan, kedua, gelembung gas, bertindak pada bilah pam , musnahkan mereka.

Dalam sistem bahan api, peronggaan dilawan dengan meningkatkan tekanan dalam tangki atau sistem menggunakan pam penggalak dan sistem tekanan tangki. Fenomena ini mesti diambil kira semasa mereka bentuk dan membina sistem hidraulik pesawat (terutamanya sistem bahan api). Hakikatnya adalah untuk beberapa sebab sistem ini disambungkan ke atmosfera (sistem pernafasan). Dengan kenaikan ke ketinggian, tekanan di atas permukaan tangki sistem berkurangan, oleh itu, tekanan statik dalam saluran paip berkurangan. Dalam kombinasi dengan kehilangan tekanan pada rintangan tempatan dan penurunan tekanan statik pada kadar aliran tinggi dalam saluran paip, terdapat bahaya tekanan peronggaan.

Asas teori aliran bendalir lamina

dalam paip

Aliran Laminar ialah aliran berlapis yang teratur dan mematuhi undang-undang geseran Newton:

(2.2)

Pertimbangkan aliran bendalir lamina yang mantap dalam paip lurus bulat (Rajah 2.6) yang terletak secara mendatar ( ). Oleh kerana tiub itu berbentuk silinder, dan dalam kes ini persamaan Bernoulli akan mengambil bentuk:

, (2.3)

. (2.4)

Kami memilih dalam cecair (Rajah 2.6) isipadu cecair dengan jejari r dan panjang l. Jelas sekali, keteguhan halaju akan dipastikan jika jumlah daya tekanan dan geseran yang bertindak pada isipadu yang dipilih adalah sama dengan sifar, iaitu

. (2.5)

Tegasan ricih dalam keratan rentas paip berubah secara linear mengikut kadar jejari (Rajah 2.6).

Rajah 2.6

Menyamakan (2.4) dan (2.5), kita dapat:

atau, menyepadukan daripada r= 0 hingga r = r0, kita memperoleh hukum taburan halaju di atas keratan rentas paip bulat:

. (2.6)

Aliran bendalir ditakrifkan sebagai dQ = VdS. Menggantikan ke dalam ungkapan terakhir (2.6) dan mengambil kira itu dS = 2prdr, selepas penyepaduan kita dapat:

Oleh itu, kadar aliran bendalir dalam aliran laminar adalah berkadar dengan jejari paip kepada kuasa keempat.

. (2.8)

Membandingkan (2.6) dan (2.8), kita dapati itu

. (2.9)

Untuk menentukan kehilangan tekanan akibat geseran - , kita tentukan daripada (2.7):

. (2.10)

Akibatnya,

(2.11)

atau, menggantikan m melalui no dan g melalui qr, kita mendapatkan

(2.12)

Oleh itu, dalam aliran lamina dalam paip bulat, kehilangan cukai geseran adalah berkadar dengan kadar aliran bendalir dan kelikatan, dan berkadar songsang dengan diameter paip kepada kuasa keempat. Lebih kecil diameter paip, lebih besar kehilangan tekanan geseran.

Terdahulu kami bersetuju bahawa kehilangan rintangan hidraulik sentiasa berkadar dengan kuasa dua halaju bendalir. Untuk mendapatkan pergantungan sedemikian, kami mengubah ungkapan (2.12) dengan sewajarnya, dengan mengambil kira itu

, a .

Selepas transformasi yang sesuai, kami mendapat:

, (2.13)

, (2.14)

Laminar adalah aliran udara di mana aliran udara bergerak ke arah yang sama dan selari antara satu sama lain. Apabila kelajuan meningkat kepada nilai tertentu, aliran udara meleleh, sebagai tambahan kepada kelajuan translasi, juga memperoleh kelajuan berubah dengan cepat berserenjang dengan arah gerakan translasi. Aliran terbentuk, yang dipanggil turbulen, iaitu huru-hara.

lapisan sempadan

Lapisan sempadan ialah lapisan di mana halaju udara berubah dari sifar ke nilai yang hampir dengan halaju udara tempatan.

Apabila aliran udara mengalir di sekeliling jasad (Rajah 5), zarah udara tidak menggelongsor di atas permukaan jasad, tetapi diperlahankan, dan halaju udara berhampiran permukaan badan menjadi sama dengan sifar. Apabila bergerak menjauhi permukaan badan, kelajuan udara meningkat dari sifar kepada kelajuan aliran udara.

Ketebalan lapisan sempadan diukur dalam milimeter dan bergantung kepada kelikatan dan tekanan udara, pada profil badan, keadaan permukaannya dan kedudukan badan dalam aliran udara. Ketebalan lapisan sempadan meningkat secara beransur-ansur dari bahagian depan ke tepi belakang. Dalam lapisan sempadan, sifat pergerakan zarah udara berbeza dengan sifat pergerakan di luarnya.

Pertimbangkan zarah udara A (Rajah 6), yang terletak di antara aliran udara dengan halaju U1 dan U2, disebabkan oleh perbezaan dalam halaju ini digunakan pada titik bertentangan zarah, ia berputar dan semakin banyak, semakin dekat zarah ini dengan permukaan badan (di mana perbezaan kelajuan tertinggi). Apabila bergerak menjauhi permukaan badan, gerakan putaran zarah menjadi perlahan dan menjadi sama dengan sifar disebabkan oleh kesamaan halaju aliran udara dan halaju udara lapisan sempadan.

Di belakang badan, lapisan sempadan melepasi bangun, yang kabur dan hilang apabila ia bergerak menjauhi badan. Pergolakan di belakangnya mengenai ekor pesawat dan mengurangkan kecekapannya, menyebabkan gegaran (fenomena Buffing).

Lapisan sempadan dibahagikan kepada lamina dan gelora (Rajah 7). Dengan aliran lamina yang mantap pada lapisan sempadan, hanya daya geseran dalaman yang muncul disebabkan oleh kelikatan udara, jadi rintangan udara dalam lapisan lamina adalah kecil.

nasi. 5

nasi. 6 Aliran udara di sekeliling badan - nyahpecutan aliran dalam lapisan sempadan

nasi. 7

Dalam lapisan sempadan yang bergelora, terdapat pergerakan aliran udara yang berterusan dalam semua arah, yang memerlukan lebih banyak tenaga untuk mengekalkan gerakan pusaran rawak dan, akibatnya, rintangan aliran udara yang lebih besar ke badan yang bergerak dicipta.

Pekali Cf digunakan untuk menentukan sifat lapisan sempadan. Badan bagi konfigurasi tertentu mempunyai pekalinya sendiri. Jadi, sebagai contoh, untuk plat rata, pekali seret lapisan sempadan laminar ialah:

untuk lapisan bergelora

di mana Re ialah nombor Reynolds, yang menyatakan nisbah daya inersia kepada daya geseran dan menentukan nisbah dua komponen - rintangan profil (rintangan bentuk) dan rintangan geseran. Nombor Reynolds Re ditentukan oleh formula:

di mana V ialah halaju aliran udara,

I - watak saiz badan,

pekali kinetik kelikatan daya geseran udara.

Apabila aliran udara mengalir mengelilingi jasad pada titik tertentu, lapisan sempadan berubah daripada laminar kepada gelora. Titik ini dipanggil titik peralihan. Kedudukannya pada permukaan profil badan bergantung pada kelikatan dan tekanan udara, kelajuan aliran udara, bentuk badan dan kedudukannya dalam aliran udara, dan juga pada kekasaran permukaan. Apabila membuat profil sayap, pereka bentuk cenderung untuk meletakkan titik ini sejauh mungkin dari tepi hadapan profil, dengan itu mengurangkan seretan geseran. Untuk tujuan ini, profil berlamina khas digunakan untuk meningkatkan kelancaran permukaan sayap dan beberapa langkah lain.

Dengan peningkatan dalam kelajuan aliran udara atau peningkatan sudut badan berbanding aliran udara ke nilai tertentu, pada satu ketika, lapisan sempadan dipisahkan dari permukaan, manakala tekanan di belakang titik ini berkurangan secara mendadak. .

Akibat fakta bahawa tekanan di pinggir belakang badan lebih besar daripada di belakang titik pemisahan, terdapat aliran balik udara dari zon tekanan tinggi ke zon tekanan rendah ke titik pemisahan, yang memerlukan pengasingan aliran udara dari permukaan badan (Rajah 8).

Lapisan sempadan lamina memisahkan lebih mudah dari permukaan badan daripada lapisan bergelora.

Persamaan kesinambungan untuk jet aliran udara

Persamaan untuk kesinambungan jet aliran udara (ketekalan aliran udara) ialah persamaan aerodinamik yang mengikuti daripada undang-undang asas fizik - pemuliharaan jisim dan inersia - dan mewujudkan hubungan antara ketumpatan, kelajuan dan luas keratan rentas ​jet aliran udara.

nasi. lapan

nasi. 9

Apabila mempertimbangkannya, syarat diterima bahawa udara yang dikaji tidak mempunyai sifat kebolehmampatan (Rajah 9).

Dalam titisan keratan rentas berubah-ubah, isipadu kedua udara mengalir melalui bahagian I untuk tempoh masa tertentu, isipadu ini adalah sama dengan hasil darab halaju aliran udara dan keratan rentas F.

Aliran udara jisim kedua m adalah sama dengan hasil aliran udara kedua dan ketumpatan aliran udara p jet. Mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga, jisim aliran udara aliran m1 yang mengalir melalui bahagian I (F1) adalah sama dengan jisim m2 aliran ini yang mengalir melalui bahagian II (F2), dengan syarat aliran udara adalah stabil :

m1=m2=const, (1.7)

m1F1V1=m2F2V2=const. (1.8)

Ungkapan ini dipanggil persamaan kesinambungan jet aliran udara aliran.

F1V1=F2V2= const. (1.9)

Jadi, boleh dilihat daripada formula bahawa isipadu udara yang sama melalui bahagian aliran yang berbeza dalam unit masa tertentu (saat), tetapi pada kelajuan yang berbeza.

Kami menulis persamaan (1.9) dalam bentuk berikut:

Ia boleh dilihat daripada formula bahawa halaju aliran udara jet adalah berkadar songsang dengan luas keratan rentas jet dan sebaliknya.

Oleh itu, persamaan kesinambungan jet aliran udara mewujudkan hubungan antara keratan rentas jet dan kelajuan, dengan syarat aliran udara jet adalah stabil.

Tekanan statik dan kepala halaju persamaan Bernoulli

aerodinamik pesawat udara

Pesawat dalam aliran udara pegun atau bergerak berbanding dengannya mengalami tekanan daripada yang kedua, dalam kes pertama (apabila aliran udara pegun) ia adalah tekanan statik dan dalam kes kedua (apabila aliran udara bergerak) ia dinamik. tekanan, ia sering dipanggil tekanan kelajuan. Tekanan statik dalam aliran adalah serupa dengan tekanan cecair semasa diam (air, gas). Sebagai contoh: air dalam paip, ia boleh dalam keadaan rehat atau bergerak, dalam kedua-dua kes dinding paip berada di bawah tekanan daripada air. Dalam kes pergerakan air, tekanan akan agak kurang, kerana tekanan halaju telah muncul.

Mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga, tenaga aliran udara dalam pelbagai bahagian aliran udara ialah jumlah tenaga kinetik aliran, tenaga potensi daya tekanan, tenaga dalaman aliran dan tenaga. daripada kedudukan badan. Jumlah ini ialah nilai tetap:

Ekin+Ep+Evn+En=const (1.10)

Tenaga kinetik (Ekin) - keupayaan aliran udara yang bergerak untuk melakukan kerja. Dia sama rata

di mana m ialah jisim udara, kgf s2m; V-kelajuan aliran udara, m/s. Jika bukannya jisim m kita menggantikan ketumpatan jisim udara p, maka kita mendapat formula untuk menentukan kepala halaju q (dalam kgf / m2)

Tenaga potensi Ep - keupayaan aliran udara untuk melakukan kerja di bawah pengaruh daya tekanan statik. Ia sama dengan (dalam kgf-m)

di mana Р - tekanan udara, kgf/m2; F ialah luas keratan rentas filamen aliran udara, m2; S ialah laluan yang dilalui oleh 1 kg udara melalui bahagian tertentu, m; hasil darab SF dipanggil isipadu tentu dan dilambangkan dengan v, menggantikan nilai isipadu tentu udara ke dalam formula (1.13), kita perolehi

Tenaga dalaman Evn ialah keupayaan gas untuk melakukan kerja apabila suhunya berubah:

di mana Cv ialah kapasiti haba udara pada isipadu malar, kal / kg-deg; T-suhu pada skala Kelvin, K; A ialah setara terma bagi kerja mekanikal (cal-kg-m).

Ia boleh dilihat daripada persamaan bahawa tenaga dalaman aliran udara adalah berkadar terus dengan suhunya.

Tenaga kedudukan En ialah keupayaan udara untuk melakukan kerja apabila kedudukan pusat graviti sesuatu jisim udara berubah apabila ia naik ke ketinggian tertentu dan sama dengan

di mana h ialah perubahan ketinggian, m.

Memandangkan nilai-nilai kecil pemisahan pusat graviti jisim udara di sepanjang ketinggian dalam titisan aliran udara, tenaga ini diabaikan dalam aerodinamik.

Mempertimbangkan semua jenis tenaga berhubung dengan keadaan tertentu, adalah mungkin untuk merumuskan hukum Bernoulli, yang mewujudkan hubungan antara tekanan statik dalam titisan aliran udara dan tekanan halaju.

Pertimbangkan paip (Rajah 10) dengan diameter berubah (1, 2, 3) di mana aliran udara bergerak. Manometer digunakan untuk mengukur tekanan dalam bahagian yang sedang dipertimbangkan. Menganalisis bacaan tolok tekanan, kita boleh membuat kesimpulan bahawa tekanan dinamik terendah ditunjukkan oleh tolok tekanan bahagian 3-3. Ini bermakna apabila paip mengecil, kelajuan aliran udara meningkat dan tekanan menurun.

nasi. sepuluh

Sebab penurunan tekanan ialah aliran udara tidak menghasilkan apa-apa kerja (geseran tidak diambil kira) dan oleh itu jumlah tenaga aliran udara kekal malar. Jika kita menganggap suhu, ketumpatan dan isipadu aliran udara dalam bahagian yang berbeza adalah malar (T1=T2=T3; p1=p2=p3, V1=V2=V3), maka tenaga dalaman boleh diabaikan.

Ini bermakna dalam kes ini, peralihan tenaga kinetik aliran udara kepada tenaga berpotensi dan sebaliknya adalah mungkin.

Apabila kelajuan aliran udara meningkat, maka kepala halaju meningkat dan, dengan itu, tenaga kinetik aliran udara ini.

Kami menggantikan nilai daripada formula (1.11), (1.12), (1.13), (1.14), (1.15) kepada formula (1.10), dengan mengambil kira bahawa kita mengabaikan tenaga dalaman dan tenaga kedudukan, mengubah persamaan (1.10). ), kami memperolehi

Persamaan ini untuk mana-mana bahagian titisan udara ditulis seperti berikut:

Persamaan jenis ini ialah persamaan Bernoulli matematik yang paling mudah dan menunjukkan bahawa jumlah tekanan statik dan dinamik untuk mana-mana bahagian aliran udara mantap ialah nilai tetap. Kebolehmampatan tidak diambil kira dalam kes ini. Pembetulan yang sesuai dibuat apabila kebolehmampatan diambil kira.

Untuk kejelasan undang-undang Bernoulli, anda boleh menjalankan eksperimen. Ambil dua helai kertas, pegang mereka selari antara satu sama lain pada jarak yang singkat, tiup ke dalam jurang di antara mereka.

nasi. sebelas

Daun semakin hampir. Sebab penumpuan mereka adalah bahawa di bahagian luar helaian tekanan adalah atmosfera, dan dalam jurang di antara mereka, disebabkan oleh kehadiran tekanan udara berkelajuan tinggi, tekanan menurun dan menjadi kurang daripada atmosfera. Di bawah pengaruh perbezaan tekanan, helaian kertas bengkok ke dalam.

terowong angin

Persediaan eksperimen untuk mengkaji fenomena dan proses yang mengiringi aliran gas di sekeliling jasad dipanggil terowong angin. Prinsip pengendalian terowong angin adalah berdasarkan prinsip kerelatifan Galileo: bukannya gerakan jasad dalam medium pegun, aliran gas di sekeliling jasad pegun dikaji. Dalam terowong angin, daya aerodinamik yang bertindak ke atas pesawat dan momen ditentukan secara eksperimen, taburan tekanan dan suhu di atas permukaannya dikaji, corak aliran di sekeliling badan diperhatikan, aeroelastisitas dikaji dsb.

Terowong angin bergantung pada julat nombor Mach M dibahagikan kepada subsonik (M=0.15-0.7), transonik (M=0.7-13), supersonik (M=1.3-5) dan hipersonik (M= 5-25), mengikut kepada prinsip operasi - ke dalam bilik pemampat (operasi berterusan), di mana aliran udara dicipta oleh pemampat khas, dan belon dengan tekanan meningkat, mengikut susun atur litar - menjadi tertutup dan terbuka.

Paip pemampat mempunyai kecekapan tinggi, ia mudah digunakan, tetapi memerlukan penciptaan pemampat unik dengan kadar aliran gas yang tinggi dan kuasa tinggi. Terowong angin belon kurang menjimatkan berbanding terowong angin pemampat, kerana sebahagian daripada tenaga hilang apabila gas didikit. Di samping itu, tempoh operasi terowong angin belon dihadkan oleh bekalan gas dalam silinder dan berkisar antara berpuluh-puluh saat hingga beberapa minit untuk pelbagai terowong angin.

Taburan luas terowong angin belon adalah disebabkan oleh reka bentuk yang lebih ringkas dan kuasa pemampat yang diperlukan untuk mengisi belon adalah agak kecil. Dalam terowong angin dengan gelung tertutup, sebahagian besar tenaga kinetik yang tinggal dalam aliran gas selepas laluannya melalui kawasan kerja digunakan, yang meningkatkan kecekapan terowong angin. Dalam kes ini, bagaimanapun, adalah perlu untuk meningkatkan dimensi keseluruhan pemasangan.

Dalam terowong angin subsonik, ciri-ciri aerodinamik helikopter subsonik, serta ciri-ciri pesawat supersonik dalam mod berlepas dan mendarat, dikaji. Di samping itu, ia digunakan untuk mengkaji aliran di sekeliling kereta dan kenderaan darat lain, bangunan, monumen, jambatan, dan objek lain.Rajah 1 menunjukkan rajah terowong angin subsonik gelung tertutup.

nasi. 12

1 - sarang lebah 2 - grid 3 - pra ruang 4 - pengeliru 5 - arah aliran 6 - bahagian berfungsi dengan model 7 - penyebar, 8 - lutut dengan bilah berputar, 9 - pemampat 10 - penyejuk udara

nasi. 13

1 - sarang lebah 2 - skrin 3 - prechamber 4 confuse 5 bahagian kerja berlubang dengan model 6 ejector 7 diffuser 8 siku dengan ram pemandu 9 alur keluar udara 10 - bekalan udara daripada silinder

nasi. empat belas

1 - silinder dengan udara termampat 2 - saluran paip 3 - pendikit kawalan 4 - grid meratakan 5 - sarang lebah 6 - grid deturbulen 7 - pra ruang 8 - pengeliru 9 - muncung supersonik 10 - bahagian berfungsi dengan model 11 - peresap supersonik 12 - peresap subsonik 13 - lepaskan ke atmosfera

nasi. lima belas

1 - silinder dengan tekanan tinggi 2 - saluran paip 3 - pendikit kawalan 4 - pemanas 5 - pra ruang dengan sarang lebah dan grid 6 - muncung axisymmetric hipersonik 7 - bahagian berfungsi dengan model 8 - peresap axisymmetric hipersonik 9 - penyejuk udara 10 - arah aliran 11 - udara bekalan ke dalam ejector 12 - ejector 13 - bidai 14 - bekas vakum 15 - penyebar subsonik

Fotografi aliran laminar

aliran lamina- aliran tenang cecair atau gas tanpa bercampur. Cecair atau gas bergerak dalam lapisan yang menggelongsor antara satu sama lain. Apabila halaju lapisan meningkat, atau apabila kelikatan bendalir berkurangan, aliran laminar menjadi bergelora. Untuk setiap cecair atau gas, titik ini berlaku pada nombor Reynolds tertentu.

Penerangan

Aliran laminar diperhatikan sama ada dalam cecair yang sangat likat, atau dalam aliran yang berlaku pada halaju yang cukup rendah, serta dalam kes aliran bendalir yang perlahan di sekeliling jasad kecil. Khususnya, aliran laminar berlaku dalam tiub sempit (kapilari), dalam lapisan pelincir dalam galas, dalam lapisan sempadan nipis yang terbentuk berhampiran permukaan badan apabila cecair atau gas mengalir di sekelilingnya, dsb. Dengan peningkatan dalam halaju daripada cecair ini, aliran lamina boleh seketika untuk masuk ke dalam aliran gelora yang tidak teratur. Dalam kes ini, daya rintangan terhadap pergerakan berubah secara mendadak. Rejim aliran bendalir dicirikan oleh apa yang dipanggil nombor Reynolds (Semula).

Apabila nilai Re kurang daripada nombor kritikal tertentu Re kp , aliran bendalir lamina berlaku; jika Re > Re kp , rejim aliran mungkin menjadi bergelora . Nilai Re cr bergantung pada jenis aliran yang sedang dipertimbangkan. Jadi, untuk aliran dalam paip bulat, Recr ≈ 2200 (jika halaju ciri ialah halaju purata keratan rentas, dan saiz ciri ialah diameter paip). Oleh itu, bagi Re kp< 2200 течение жидкости в трубе будет ламинарным.

Pengagihan kelajuan

Profil Purata Halaju:
a - aliran laminar
b - aliran bergelora

Dengan aliran laminar dalam paip yang tidak terhingga panjang, halaju dalam mana-mana bahagian paip berubah mengikut undang-undang V-V 0 ( 1 - r 2 /a 2 ), di mana a - jejari paip, r - jarak dari paksi, V 0 \u003d 2V sr - halaju aliran paksi (maksimum numerik); profil halaju parabola yang sepadan ditunjukkan dalam rajah. a.

Tegasan geseran berbeza-beza di sepanjang jejari mengikut undang-undang linear τ=τ w r/a di mana τ w = 4μVav/a - tegasan geseran pada dinding paip.

Untuk mengatasi daya geseran likat dalam paip semasa gerakan seragam, mesti ada penurunan tekanan membujur, biasanya dinyatakan oleh kesamaan P1-P2 = λ(l/d)ρV rujuk 2 /2 di mana P1 dan P2 - tekanan dalam k.-n. dua keratan rentas pada satu jarak l antara satu sama lain λ - pekali rintangan bergantung kepada Re untuk aliran laminar λ = 64/Re .