Швидкість потоку рідини

Розгляньте швидкість і темп потоку руху рідини. Вивчіть ламінарний і турбулентний потік, особливості гідродинаміки рідини, закон і формула Пуазейля.

Швидкість потоку і об’ємна швидкість виступають значними величинами в динаміці рідини. Їх застосовують для кількісної характеристики руху рідини. Вони взаємопов’язані.

завдання навчання

  • Дослідити значення об’ємного потоку і швидкості.

Основні пункти

  • Швидкість потоку – векторна величина, за допомогою якої описують переміщення рідини. Вона легко обчислюється в ламінарному потоці, але в турбулентному виникають складності.
  • Об’ємна витрата – обсяг рідини, що переміщається через конкретну поверхню за часовий проміжок. Обчислюється за швидкістю потоку та поверхневої площі.
  • Аналіз потоку рідини крізь замкнуту гідравлічну систему здійснюється так само, як і потік електронів в електронній схемі. Об’ємна витрата прирівнюється до току, швидкість потоку – до щільності струму, а тиск – до напруги.

терміни

  • ламінарний потік – позбавлене турбулентності переміщення рідини, де в двох паралельних шарах спостерігається різна швидкість.
  • турбулентний потік – переміщення рідини з локальними швидкістю і тиском, хто вагається випадковим чином.

Динаміка рідини (гідродинаміка) – вивчення рідин в процесі переміщення. У рухомій є швидкість, з-за чого позиція змінюється в певну одиницю часу. Швидкість відображає похідну вектора положення рідини за часом, тому вона сама виступає векторною величиною.

Вектор швидкості потоку – функція позиції. Якщо швидкість рідини позбавлена стабільності, то вона також виступає тимчасової функцією. У першому рівнянні можна простежити математичний вираз швидкості переміщення рідини. Швидкість повинна володіти хоча б одним нульовим спрямованим компонентом і максимум трьома ненаправленими.

Турбулентний і ламінарний потоки

На швидкість рідини здатні вплинути тиск, в’язкість і площа поперечного перерізу ємності, де переміщається рідина. Також вплив надають характер потоку текучого середовища: ламінарний і турбулентний. Якщо ми зіткнулися з другим варіантом, то обчислити швидкість вкрай важко. Але в ламінарному все набагато простіше і використовується закон Пуазейля. В якості одиниць використовують метри на секунди. Швидкість потоку дає повноцінну характеристику пересування рідини.

об’ємна витрата

Це важлива величина при характеристиці гідродинаміки. Йдеться про обсяг рідини, що переміщається по конкретної поверхні в певний часовий проміжок. В математиці виступає похідною обсягу рідини (метри на секунду). Коли поверхнева площа відображає плоске поперечний переріз, поверхневий інтеграл зменшується.

Цікаво, що тільки частина швидкості потоку, паралельна поверхні, впливає на об’ємний витрата. Перший малюнок і друге рівняння демонструють позицію вектора швидкості потоку, створюючи кут ? по відношенню до нормального поверхні. Це допомагає обчислити об’ємну витрату через конкретну поверхню.

Виходить, що об’ємний витрата зростає з падінням ? і досягає максимуму при ? = 0. Об’ємний витрата – важлива скалярна величина в гідродинаміки і активно застосовується в розрахунках витрати плинного середовища. Її можна трансформувати в масова витрата, якщо ви володієте щільністю рідини.

Потік рідини крізь замкнуту систему часто аналізується як гідравлічна, зіставлена з електронним потоком, де об’ємний потік прирівнюється до електричного струму, тиск – до напруги, а швидкість – до щільності струму.

Ссылка на основную публикацию