Kaj je pretok zraka in kateri so osnovni koncepti, povezani z njim

2024 Avtor: Henry Conors | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-02-12 12:31

Ko zrak obravnavamo kot kombinacijo velikega števila molekul, ga lahko imenujemo neprekinjen medij. V njej lahko posamezni delci pridejo v stik med seboj. Ta predstavitev omogoča znatno poenostavitev metod preučevanja zraka. V aerodinamiki obstaja taka stvar, kot je reverzibilnost gibanja, ki se pogosto uporablja na področju eksperimentov za vetrovnike in v teoretičnih študijah z uporabo koncepta zračnega toka.

Pomemben koncept aerodinamike

Po principu reverzibilnosti gibanja lahko namesto gibanja telesa v mirujočem mediju upoštevamo potek medija glede na negibno telo.

Hitrost vpadnega nemotenega toka v vzvratnem gibanju je enaka hitrosti samega telesa v mirnem zraku.

Za telo, ki se giblje v mirnem zraku, bodo aerodinamične sile enake kot pri mirujočem(statično) telo izpostavljeno zračnemu toku. To pravilo deluje pod pogojem, da je hitrost telesa glede na zrak enaka.

Kaj je zračni tok in kakšni so njegovi osnovni koncepti

Obstajajo različne metode za preučevanje gibanja plinskih ali tekočih delcev. V enem od njih so raziskane tokove. Pri tej metodi je treba upoštevati gibanje posameznih delcev v dani točki časa na določeni točki prostora. Usmerjeno gibanje delcev, ki se premikajo naključno, je zračni tok (koncept, ki se pogosto uporablja v aerodinamiki).

Premikanje zračnega toka se šteje za enakomerno, če na kateri koli točki prostora, ki ga zaseda, ostanejo gostota, tlak, smer in velikost njegove hitrosti skozi čas nespremenjeni. Če se ti parametri spremenijo, se gibanje šteje za nestabilno.

Linija toka je definirana na naslednji način: tangenta na vsaki točki nanjo sovpada z vektorjem hitrosti v isti točki. Celota takih tokov tvori osnovni curek. Zaprto je v cev. Vsak posamezen curek je mogoče izolirati in predstaviti kot teče ločeno od celotne zračne mase.

Ko je zračni tok razdeljen na tokove, si lahko vizualizirate njegov zapleten tok v prostoru. Za vsak posamezen curek lahko uporabimo osnovne zakone gibanja. Gre za ohranjanje mase in energije. Z uporabo enačb za te zakone lahko izvedemo fizično analizo interakcij zraka in trdnega telesa.

Hitrost in vrsta gibanja

Glede na naravo toka je tok zraka turbulenten in laminaren. Ko se zračni tokovi premikajo v isto smer in so vzporedni drug z drugim, je to laminarni tok. Če se hitrost zračnih delcev poveča, potem začnejo imeti poleg translacijske še druge hitro spreminjajoče se hitrosti. Nastane tok delcev, pravokoten na smer translacijskega gibanja. To je kaotičen - turbulenten tok.

Formula za merjenje pretoka zraka vključuje tlak, ki je določen na več načinov.

Hitrost nestisljivega toka se določi z uporabo odvisnosti razlike med skupnim in statičnim tlakom glede na gostoto zračne mase (Bernoullijeva enačba): v=√2(p ₀-p)/p

Ta formula deluje za pretoke do 70 m/s.

Gostota zraka je določena z nomogramom tlaka in temperature.

Tlak se običajno meri s tekočim manometrom.

Pretok zraka ne bo konstanten vzdolž dolžine cevovoda. Če se tlak zmanjša in se prostornina zraka poveča, se nenehno povečuje, kar prispeva k povečanju hitrosti delcev materiala. Če je hitrost pretoka večja od 5 m/s, se lahko pojavi dodaten hrup v ventilih, pravokotnih ovinkih in rešetkah naprave, skozi katero poteka.

Energijski indikator

Formula, s katero se določi močpretok zraka (prosti), je naslednji: N=0,5SrV³ (W). V tem izrazu je N moč, r gostota zraka, S je površina vetrnega kolesa, na katero vpliva tok (m²) in V je hitrost vetra (m/s).

Iz formule je razvidno, da se izhodna moč povečuje sorazmerno s tretjo močjo pretoka zraka. Torej, ko se hitrost poveča za 2-krat, se moč poveča za 8-krat. Zato bo pri nizkih hitrostih pretoka majhna količina energije.

Vse energije iz toka, ki ustvarja na primer veter, ni mogoče črpati. Dejstvo je, da je prehod skozi vetrno kolo med rezili neoviran.

Tok zraka ima tako kot vsako gibajoče se telo energijo gibanja. Ima določeno količino kinetične energije, ki se ob preoblikovanju spremeni v mehansko energijo.

Dejavniki, ki vplivajo na količino pretoka zraka

Največja možna količina zraka je odvisna od številnih dejavnikov. To so parametri same naprave in okoliškega prostora. Na primer, če govorimo o klimatski napravi, je največji pretok zraka, ki ga ohladi oprema v eni minuti, bistveno odvisen od velikosti prostora in tehničnih lastnosti naprave. Pri velikih površinah je vse drugače. Za njihovo hlajenje so potrebni intenzivnejši pretoki zraka.

Pri ventilatorjih so pomembni premer, hitrost vrtenja in velikost rezila, hitrost vrtenja, material, uporabljen pri njegovi izdelavi.

BV naravi opažamo takšne pojave, kot so tornadi, tajfuni in tornadi. Vse to so gibanja zraka, za katerega je znano, da vsebuje dušik, kisik, molekule ogljikovega dioksida, pa tudi vodo, vodik in druge pline. To so tudi zračni tokovi, ki upoštevajo zakone aerodinamike. Na primer, ko nastane vrtinec, slišimo zvoke reaktivnega motorja.