Какво е въздушен поток и какви са основните понятия, свързани с него

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-12 04:01

Когато разглеждаме въздуха като комбинация от голям брой молекули, той може да се нарече непрекъсната среда. При него отделни частици могат да влизат в контакт една с друга. Това представяне позволява значително да се опрости методите за изследване на въздуха. В аеродинамиката има такова нещо като обратимостта на движението, което се използва широко в областта на експериментите за аеродинамични тунели и в теоретичните изследвания, използващи концепцията за въздушния поток.

Важна концепция за аеродинамиката

Съгласно принципа на обратимостта на движението, вместо да разглеждаме движението на тяло в неподвижна среда, можем да разгледаме хода на средата по отношение на неподвижно тяло.

Скоростта на падащия невъзмутен поток при обратно движение е равна на скоростта на самото тяло в неподвижен въздух.

За тяло, което се движи в неподвижен въздух, аеродинамичните сили ще бъдат същите като при неподвижно(статично) тяло, подложено на въздушен поток. Това правило работи при условие, че скоростта на тялото спрямо въздуха е една и съща.

Какво е въздушен поток и какви са основните концепции за него

Има различни методи за изследване на движението на газ или течни частици. В един от тях се изследват линиите на тока. С този метод движението на отделни частици трябва да се разглежда в даден момент от време в определена точка от пространството. Насоченото движение на частици, които се движат произволно, е въздушен поток (концепция, широко използвана в аеродинамиката).

Движението на въздушния поток ще се счита за стабилно, ако в която и да е точка от пространството, което заема, плътността, налягането, посоката и големината на неговата скорост остават непроменени във времето. Ако тези параметри се променят, движението се счита за нестабилно.

Линията на тока се дефинира по следния начин: допирателната във всяка точка към нея съвпада с вектора на скоростта в същата точка. Съвкупността от такива струи образува елементарна струя. Той е затворен в тръба. Всяка отделна струйка може да бъде изолирана и представена като течаща в изолация от общата въздушна маса.

Когато въздушният поток е разделен на потоци, можете да визуализирате сложния му поток в пространството. Основните закони на движението могат да бъдат приложени към всяка отделна струя. Става дума за запазване на масата и енергията. Използвайки уравненията за тези закони, може да се направи физически анализ на взаимодействията на въздуха и твърдо тяло.

Скорост и вид на движение

По отношение на естеството на потока, въздушният поток е турбулентен и ламинарен. Когато въздушните потоци се движат в една и съща посока и са успоредни един на друг, това е ламинарен поток. Ако скоростта на въздушните частици се увеличи, тогава те започват да имат, освен транслационни, и други бързо променящи се скорости. Образува се поток от частици, перпендикулярен на посоката на транслационно движение. Това е хаотичният - бурен поток.

Формулата за измерване на въздушния поток включва налягане, което се определя по много начини.

Скоростта на несвиваемия поток се определя чрез зависимостта на разликата между общото и статичното налягане спрямо плътността на въздушната маса (уравнение на Бернули): v=√2(p ₀-p)/p

Тази формула работи за потоци до 70 m/s.

Плътността на въздуха се определя от номограмата на налягането и температурата.

Налягането обикновено се измерва с течен манометър.

Скоростът на въздушния поток няма да е постоянен по дължината на тръбопровода. Ако налягането намалява и обемът на въздуха се увеличава, той непрекъснато се увеличава, което допринася за увеличаване на скоростта на частиците на материала. Ако скоростта на потока е по-голяма от 5 m/s, тогава може да се появи допълнителен шум във вентилите, правоъгълните завои и решетките на устройството, през което преминава.

Енергиен индикатор

Формулата, по която се определя мощносттавъздушен поток (свободен), е както следва: N=0,5SrV³ (W). В този израз N е мощността, r е плътността на въздуха, S е площта на вятърното колело, засегната от потока (m²) и V е скоростта на вятъра (m/s).

От формулата може да се види, че изходната мощност нараства пропорционално на третата степен на въздушния поток. Така че, когато скоростта се увеличи с 2 пъти, тогава мощността се увеличава с 8 пъти. Следователно при ниски скорости на потока ще има малко количество енергия.

Всичката енергия от потока, който създава, например, вятъра, не може да бъде извлечена. Факт е, че преминаването през вятърното колело между лопатките е безпрепятствено.

Въздушният поток, като всяко движещо се тяло, има енергията на движение. Притежава определено количество кинетична енергия, която, като се трансформира, се превръща в механична енергия.

Фактори, влияещи върху обема на въздушния поток

Максималното количество въздух, което може да бъде, зависи от много фактори. Това са параметрите на самото устройство и околното пространство. Например, ако говорим за климатик, тогава максималният въздушен поток, охлаждан от оборудването за една минута, зависи значително от размера на помещението и техническите характеристики на устройството. При големи площи всичко е различно. За да бъдат охладени, са необходими по-интензивни въздушни потоци.

При вентилаторите са важни диаметърът, скоростта на въртене и размерът на лопатките, скоростта на въртене, материалът, използван при производството им.

BВ природата наблюдаваме такива явления като торнадо, тайфуни и торнадо. Това са всички движения на въздуха, за който е известно, че съдържа азот, кислород, молекули на въглероден диоксид, както и вода, водород и други газове. Това също са въздушни потоци, които се подчиняват на законите на аеродинамиката. Например, когато се образува вихър, ние чуваме звуци на реактивен двигател.