Kun tarkastellaan ilmaa suuren määrän molekyylien aggregaattina, sitä voidaan kutsua jatkuvaksi väliaineeksi. Siinä yksittäiset hiukkaset voivat joutua kosketuksiin toistensa kanssa. Tällainen idea voi merkittävästi yksinkertaistaa lentotutkimuksen menetelmiä. Aerodynamiikassa on sellainen asia kuin liikkeen palautuvuus, jota käytetään laajalti tuulitunnelien kokeiluissa ja ilmavirran käsitettä käyttävissä teoreettisissa tutkimuksissa.
Aerodynamiikan tärkeä käsite
Liikkeen palautuvuuden periaatteen mukaan voimme harkita ruumiin liikettä liikkumattomassa väliaineessa sen sijaan liikkumattoman kehon suhteen.
Taaksepäin tapahtuvan häiriöttömän virtauksen nopeus käänteisessä liikkeessä on yhtä suuri kuin itse ruumiin nopeus liikkumattomassa tilassa.
Rauhallisessa tilassa liikkuvan rungon aerodynaamiset voimat ovat samat kuin liikkumattomalle (staattiselle) kappaleelle, joka altistuu ilmavirtaukselle. Tämä sääntö toimii sillä ehdolla, että rungon nopeus suhteessa ilmaan on sama.
Mikä on ilmavirta ja mitkä peruskäsitteet määrittelevät sen?
Kaasu- tai nestehiukkasten liikkeen tutkimiseksi on olemassa erilaisia menetelmiä. Yhdessä niistä virtaviivaisuuksia tutkitaan. Tällä menetelmällä yksittäisten hiukkasten liikettä on tarkasteltava tiettynä ajankohtana tietyssä avaruuskohdassa. Satunnaisesti liikkuvien hiukkasten suuntainen liike on ilmavirta (käsite, jota käytetään laajalti aerodynamiikassa).
Ilmavirran liikettä pidetään tasaisena, jos sen käyttämän tilan missä tahansa kohdassa sen nopeuden tiheys, paine, suunta ja suuruus pysyvät muuttumattomina ajan myötä. Jos nämä parametrit muuttuvat, liikettä pidetään epävakaana.
Virtaviiva määritetään seuraavasti: sen tangentti jokaisessa pisteessä sitä kohtaa nopeusvektorin kanssa samassa pisteessä. Tällaisten virtaviivojen kokonaisuus muodostaa alkuainevirran. Hän on suljettu tiettyyn putkeen. Jokainen yksittäinen temppu voidaan erottaa ja esittää eristettynä kokonaisilmasesta.
Kun ilmavirta on jaettu temppuihin, on mahdollista visualisoida sen monimutkainen virtaus avaruudessa. Liiketoiminnan peruslakia voidaan soveltaa jokaiseen yksittäiseen suihkuun. Kyse on massan ja energian säästöstä. Näiden lakien yhtälöitä käyttämällä voidaan suorittaa fyysinen analyysi ilman ja kiinteän aineen vuorovaikutuksesta.
Nopeus ja liiketyyppi
Ilmavirran luonteen suhteen ilmavirta on turbulentti ja laminaarinen. Kun ilmavirrat liikkuvat yhteen suuntaan ja ovat yhdensuuntaiset toistensa kanssa, tämä on laminaarivirta. Jos ilmahiukkasten nopeus kasvaa, niin heillä on translaation lisäksi myös muita nopeasti muuttuvia nopeuksia. Muodostetaan virta hiukkasia, jotka ovat kohtisuorassa translaation liikkeen suuntaan. Tämä on epätavallinen turbulentti virtaus.
Ilman nopeuden mittaamiseen käytetty kaava sisältää eri tavoin määritetyn paineen.
Kokoonpuristamaton virtausnopeus määritetään käyttämällä kokonaispaineen ja tilastollisen paineen eron riippuvuutta ilman massatiheyteen (Bernoulli-yhtälö): v = √2 (p 0 -p) / p
Tämä kaava toimii virtauksille, joiden nopeus on enintään 70 m / s.
Ilman tiheys määritetään paineen ja lämpötilan nomogrammilla.
Paine määritetään yleensä nestepainemittarilla.
Ilmavirta ei ole vakio putkilinjan pituudella. Jos paine laskee ja ilman tilavuus kasvaa, niin se kasvaa jatkuvasti, mikä osaltaan lisää materiaalin hiukkasten nopeutta. Jos virtausnopeus on suurempi kuin 5 m / s, lisämelua saattaa ilmetä laitteen, jonka kautta se kulkee, venttiileihin, suorakaiteen muotoisiin kääntöihin ja ritiliin.
Energiaindikaattori
Kaava, jolla ilmavirran (vapaa) teho määritetään, on seuraava: N = 0, 5SrV³ (W). Tässä lausekkeessa N on teho, r on ilman tiheys, S on tuulen pyörän pinta-ala virtauksen vaikutuksen alaisena (m²) ja V on tuulen nopeus (m / s).
Kaavasta voidaan nähdä, että lähtöteho kasvaa suhteessa ilmavirtauksen kolmanteen voimaan. Joten kun nopeus kasvaa 2 kertaa, niin teho kasvaa 8 kertaa. Siksi pienillä virtausnopeuksilla tulee pieni määrä energiaa.
Kaikkia virran energiaa, joka syntyy esimerkiksi tuulen avulla, ei voida erottaa. Tosiasia, että kulkeminen tuulipyörän läpi terien välillä tapahtuu esteettömästi.
Ilmavirtauksella on liikkeen energia kuin millään liikkuvalla kappaleella. Sillä on tietty kineettisen energian saanti, joka muuttuneena muuttuu mekaaniseksi energiaksi.
