mik a különböző típusú folyadékáramlás-Teljes magyarázat

Bevezetés a folyadékba

a folyadék olyan anyag, amely nyírófeszültség alatt folyamatosan deformálódik. Mind folyadékból, mind gázokból áll. A földön minden dolgot viselkedésük alapján két kategóriába lehet sorolni: szilárd és folyékony. Az anyagot, amely bizonyos körülmények között hajlamos folyni, folyadéknak nevezzük. Elengedhetetlenné válik, hogy megértsük a különböző típusú folyadék és a különbség a folyadék és a szilárd jobb megértése és vizualizálása típusú folyadék áramlását. Ebben a cikkben röviden megvitatjuk a folyadék típusait és a szilárd és a folyadék közötti különbséget, majd áttérünk a folyadékáramlás típusaira.

a folyadékok típusai

a folyadékokat a nyírófeszültség alatti viselkedésük alapján osztályozzák. A viselkedést a folyadék viszkozitásának és sűrűségének nevezett mennyiség segítségével elemezzük. A viszkozitás olyan, mint a szilárd részecskékben jelenlévő súrlódási erő, amely ellenáll a szilárd anyag mozgásának. Ellenáll a folyadék áramlásának, és relatív mozgást idéz elő a következő folyadékrétegek között.

az osztályozáshoz és az osztályozás jobb megértéséhez vegye figyelembe a következő egyenletet:

Megjegyzés: A fenti egyenlet az egyik irányban (X-irányban) áramló folyadékot jelenti, az összes többi irányban pedig nulla.

a folyadékot 6 különböző típusba sorolhatjuk, amelyeket a következőképpen tárgyalunk:

1. Ideális folyadék:

ebben a típusú folyadékban a viszkozitást nullának tekintik, a sűrűség pedig mindenhol állandó. Ez azt jelenti, hogy a Folyadékáramban nincs relatív mozgás a folyadékrétegek között, és az összes réteg azonos sebességgel mozog. Az ideális folyadék feltételezés, de a valóságban nincsenek jelen. Ezek a feltételezések bizonyos folyadék viselkedésének elemzésére szolgálnak adott körülmények között.

röviden elmondhatjuk, hogy,

2. Valódi folyadék:

ebben a típusú folyadékban a viszkozitás nem nulla, és a sűrűség a folyadékban mindenütt változik. Ez azt jelenti, hogy a folyadékáramban lévő folyadékrétegek között relatív mozgás van. Valódi folyadék az a viselkedés, amelyet a folyadék a valóságban birtokol, de gyakran figyelmen kívül hagyják az elemzés egyszerűbbé tétele érdekében. A valós folyadékban nincs rögzített képletünk a sűrűség változására, és rögzített értékünk a folyadék viszkozitására. Minden folyadék valódi folyadék a természetben.

röviden elmondhatjuk, hogy,

3. Newtoni folyadék:

valódi folyadékban nincs pontos képletünk a sűrűség kiszámításához, és nem ismerjük a folyadék viszkozitását. Newtoni folyadék az a folyadék, amelynek meghatározott viszkozitási értéke van, az (n) kitevő értéke pedig 1. Az összes newtoni folyadék egyenlete a következőképpen írható:

a newtoni folyadék sűrűsége állandó és változó lehet, de a sűrűség

időbeli és térbeli változása ismert lesz számunkra.

röviden elmondhatjuk, hogy,

4. Nem newtoni folyadék:

ebben a típusú folyadékban a viszkozitás nem nulla, és pontosan meg van határozva. A sűrűség változhat vagy állandó maradhat az idő és a tér tekintetében. A fő különbség az ‘n’ kitevő értékével merül fel, amely nem egyenlő 1-vel, és a nem newtoni folyadék típusától függ. Az összes nem newtoni folyadék egyenlete a következőképpen írható:

5. Összenyomható Folyadék:

azt mondják, hogy a folyadék összenyomható folyadék, ha a sűrűség az idő és a tér függvényében változik. Ebben az esetben nem mondhatjuk el a viszkozitást, mivel lehet nulla vagy nem nulla.

röviden elmondhatjuk, hogy,

6. Összenyomhatatlan folyadék:

a folyadék összenyomhatatlan, ha a folyadék sűrűsége nem változik az idő és a tér függvényében. Ebben az esetben nem mondhatjuk el a viszkozitást, mivel lehet nulla vagy nem nulla.

röviden, azt mondhatjuk, hogy,

az alábbi osztályozás felsorolja a különböző folyadékok tulajdonságait viszkozitásuk és sűrűségük alapján:

S.no.	folyadék típusa	viszkozitás	sűrűség
1	ideális folyadék	nulla	állandó
2	valódi folyadék	nem nulla	változó
3	newtoni folyadék	nem nulla és határozott képlete	lehet állandó vagy változó
4	nem newtoni folyadék	nem nulla és a képlet a nem newtoni folyadék típusától függ	lehet állandó vagy változó
5	összenyomható folyadék	nulla / nem nulla	változó
6	összenyomhatatlan folyadék	nulla / nem nulla	állandó

szilárd vs folyadék: különbségek közöttük

a szilárd és a folyadék viselkedésében különböznek egymástól, és nem ugyanúgy követik a fizika szabályait. Tulajdonságaik különbsége miatt szilárd mechanikával rendelkezünk a szilárd anyaghoz, a folyadék mechanikával pedig a folyadékhoz. Sok különbséget észlelhetünk közöttük, amikor szorosan megfigyeljük viselkedésüket különböző körülmények között. Viselkedésük egyszerűbb csoportosításához a Nyírófeszültségnek nevezett tulajdonságot használjuk. Meghatározza a folyadék áramlási tulajdonságát és azt, hogy viselkedése hogyan különbözik a szilárd anyagoktól. A szilárd anyagok hajlamosak hajlítani és deformálódni a nyírófeszültség hatására. Ezért nyírófeszültségük lineárisan változik hajlítással vagy deformációval. A folyadék a nyírófeszültség hatására folyamatosan deformálódik, a nyírófeszültség változása pedig nem lineáris a deformációval. Ez a fő különbség a szilárd és a folyadék között.

ábra: nyírófeszültség viselkedés

hajtóerő a Folyadékáramláshoz

a folyadék áramlási jellemzői különböző jelenségekhez vezetnek, mint például a ciklon, az időjárás változása, a belső égésű motor hűtése és még sok más dolog. Felmerül a kérdés, mi az oka a folyadék áramlásának? Meg tudjuk jósolni a folyadék áramlási viselkedését minden körülmények között? A folyadék egyik pontról a másikra áramlik a két pont közötti nyomáskülönbség miatt. A folyadék természetes áramlása a Nagynyomástól az alacsony nyomásig történik, hogy kiegyenlítse a nyomáskülönbséget ezen a két ponton. Az alacsony nyomású tartományból a nagynyomású tartományba történő áramlás külső hajtóerővel, például szivattyúval stb. A folyadékáramlási mintákat osztályozni lehet, de nem lehet pontosan megjósolni egy pillanat alatt. A folyadékáramlás viselkedésének minden előrejelzése olyan szoftverek használatával történik, amelyek numerikus technikákat alkalmaznak az áramlás viselkedésének egy adott pillanatban történő közelítésére.

képforrás

a folyadékáramlással kapcsolatos vizsgálat megkezdéséhez először ismerkedjünk meg a folyadékáramlás különböző paramétereivel. Ezek a paraméterek a Timelines, Pathlines, Streaklines és Streamlines.

idővonal:

ha megjelöljük a szomszédos folyadékrészecskék áramlását egy adott pillanatban, akkor idővonalat képez. Például a folyadékrészecskék viselkedésének állandó nyírófeszültség hatására történő bemutatására az idővonalat vezettük be, hogy a folyadék deformálódását az idő minden pillanatában megadjuk. Ezért az idővonalon a folyadék minden egyes részecskéje nyomon követhető egy adott pillanatban.

Fig.4: Timeline

Pathline:

ha nyomon követjük az utat egy folyékony részecske egy ideig, ez képezi Pathline. Vegyünk például festéket és füstöt, és készítsünk egy hosszú expozíciós fényképet a későbbi mozgásáról. A részecske által nyomon követett út az útvonal. Itt egy forrásrészecskét veszünk figyelembe, és megfigyeljük az útját egy adott ideig. A részecskék által ez idő alatt követett út a részecske útvonala.

Fig.: Pathline

Streakline:

ha egy ideig megjelöljük a folyadék részecske útját egy adott helyen, akkor Streakline-t képez. Az autó szélcsatornás aerodinamikai tesztelése során füst szabadul fel az autó felé az aerodinamikai erő és a húzás értékelése érdekében. A füst által az autó felett nyomon követett út Streakline. Itt figyelembe vesszük a következő rétegek áramlását, megfigyeljük helyzetüket egy adott pillanatban, és nyomon követjük a helyzetet, hogy Streakline alakuljon ki.

ábra: Streakline

Streamline:

ez egy folyadékrészecske számára megrajzolt út úgy, hogy az érintő megadja a folyadékrészecskék sebességének irányát a ponton. Mivel ezek az áramlás érintői, az áramvonal mentén nem lehet áramlás. Számítógépes szimulációban használják az áramlás vizualizálásához, ahol az Áramvonalakat úgy rajzolják meg, hogy ábrázolják a folyadékrészecskék által nyomon követett sebességmezőt.

Fig.: Streamline

a folyadékáramlás típusai

a folyadékáramlás a következő típusokba sorolható:

1. egyenletes és nem egyenletes áramlás
2. állandó és instabil áramlás
3. forgási és Irrotációs áramlás
4. összenyomható és összenyomhatatlan áramlás
5. viszkózus és nem viszkózus áramlás
6. külső és belső áramlás
7. lamináris és turbulens áramlás
8. 1D, 2D és 3D áramlás

tanulmányozzuk őket egyenként:

1. Az egyenletes és nem egyenletes áramlás

a folyadékáram egyenletesnek mondható, ha a folyadék sebessége nem változik a térrel. Ezért az ilyen típusú folyadékáramlásban a sebesség csak az időtől függ, nem pedig a folyadékrészecske X, Y, Z koordinátáitól.

a Folyadékáramról azt mondják, hogy nem egyenletes, ha a folyadék sebessége a térrel változik. Ezért az ilyen típusú áramlásban a sebesség az idő függvénye, valamint a folyadékrészecskék X, Y, Z koordinátái. Például, amint az ábrán látható, az áramlás sebessége állandó, ha a keresztmetszeti terület nem változik, de ahogy a keresztmetszeti terület változik, a sebesség változik, amikor a folyadék a szakaszba mozog. Az áramlás nem Unifrom jellegű.

a folyadék áramlását egy egyenletes keresztmetszetű csövön keresztül egyenletes áramlásnak nevezzük, és ha a folyadék áramlása egyenletes ( vagy kúpos ) keresztmetszetű csövön keresztül történik, akkor nem egyenletes áramlásnak nevezzük

2. Állandó és instabil áramlás

a folyadékáramot állandónak mondják, ha a folyadék tulajdonságai, például a sebesség és a nyomás nem változnak az idővel. Ezért ebben az áramlásban a folyadék tulajdonságai csak a folyadékrészecske X, Y, Z koordinátáitól függenek. Az ilyen típusú áramlásnál a streaklines, streamlines és pathlines azonosak.

a folyadék áramlása bizonytalan, ha a folyadék tulajdonságai, például a sebesség és a nyomás idővel változnak. Ezért ebben az áramlásban a folyadék tulajdonságai az időtől és a folyadékrészecske X, Y, Z koordinátáitól függenek. Az ilyen típusú áramlásnál a streaklines, streamlines és pathlines nem azonosak.

a megadott ábrán az első kifejezés a folyamatos áramlást, míg a második kifejezés a bizonytalan áramlást jelenti. A csövön keresztüli állandó kisülés állandó áramlás lesz, míg a csövön keresztüli változó kisülés instabil áramlás lesz.

3. Rotációs és Irrotációs áramlás

ha a folyadékrészecskék a tengelyük körül forognak, miközben az áramvonalban mozognak, akkor ezt rotációs áramlásnak nevezzük.
ha a folyadékrészecskék áramvonalban mozognak, és nem forognak a tengelyük körül, akkor ezt Irrotációs áramlásnak nevezzük.
ezt az áramlást az áramlás örvényességének kiszámításával azonosíthatjuk, amely az áramlás sebességétől függ. Ha az Örvényesség nulla, akkor a folyadékáram Irrotációs; egyébként rotációs áramlás.

4. Összenyomható és összenyomhatatlan áramlás

az összenyomható áramlásban a folyadék sűrűsége idővel és térrel változik. Míg az összenyomhatatlan áramlásban a folyadék sűrűsége állandó marad. Ez az áramlás a Fékfolyadékban található. A fékrendszerben a fékfolyadék átadja a láb által létrehozott nyomást a kerekeknek a töréshez. Ha a folyadék összenyomhatatlan, akkor a láb által a kerekekre kifejtett pontos nyomást továbbítja a hatékony fékezés érdekében. Ha a folyadék összenyomható, a kerékre átvitt nyomás kisebb lesz, mint az alkalmazott. Lehet, hogy nulla is. Ezért a fékfolyadéknak Összenyomhatatlannak kell lennie.

a Mach szám segítségével gyorsan azonosíthatjuk az ilyen típusú folyadékáramot. Meghatározása a következő:

Ma= V / Vs

• Vs = a hang sebessége a folyadékban
• V= a folyadék sebessége

0<=Ma<0.33	összenyomhatatlan áramlás
Ma>0.33	összenyomható áramlás

5. Viszkózus és nem viszkózus áramlás:

viszkózus áramlásban a folyadékrészecskék viszkozitást tapasztalnak a következő rétegek között, ezért relatív mozgás történik a folyadékrészecskék rétege között. Nem viszkózus áramlásban a folyadékrészecskék nem tapasztalnak viszkozitást a következő rétegek között, ezért a folyadékrészecskék között nincs relatív mozgás.

6. Külső és belső áramlás:

belső folyadékáramlás

a fal jelenléte határozza meg az ilyen típusú áramlási mintát. A szilárd test által teljesen határolt áramlást belső áramlásnak vagy Csatornaáramlásnak nevezzük.

ha bármely szilárd test nem köti az áramlást, akkor azt külső áramlásnak nevezzük. Például az autó feletti áramlást külső áramlásnak nevezzük, amelyet szoftverek és szélcsatorna-teszt segítségével vizualizálunk. A körcsövön belüli áramlás belső áramlás, amely szoftverek és egyszerű laboratóriumi kísérletek segítségével könnyen megjeleníthető.

7. Lamináris és turbulens áramlás

lamináris áramlásban a folyadék részecskék különböző rétegekben mozognak, és nem keverednek makroszkopikusan. Az ilyen típusú folyadékáramlásban megjósolhatjuk az áramlás mintázatát egy adott pillanatban. Az összes következő réteg párhuzamos egymással az áramlásban.

turbulens áramlásban a folyékony részecskék összekeverednek, és az áramlás véletlenszerűvé válik. Az áramlás mintázatát nem lehet pontosan megjósolni egy adott pillanatban az ilyen típusú áramlásban. Örvények képződnek, ami nagy mennyiségű energiaveszteséghez vezet.

a Reynolds-szám az áramlás előrejelzésére szolgál, vagyis arra, hogy turbulens és lamináris-e. A képletet az adja meg:

Re= V * L / 6667 >

ahol,

• Re = Reynolds szám
• V = A folyadék sebessége
• L = jellemzők Az a tárgy hossza, ahol az áramlás zajlik
• ons= viszkozitási együttható

belső áramlás esetén,

0<=Re<=2000	lamináris áramlás
2000<Re<=4000	átmenet a Laminárisról a turbulensre
4000<Re	turbulens áramlás

külső áramláshoz,

0< =újra<=100000	lamináris áramlás
100000<Re<=500000	átmenet a Laminárisról a turbulensre
500000<Re	turbulens áramlás

8. 1-D, 2-D és 3-D folyadékáramlás:

az 1-D típusú Folyadékáramlásban a Folyadékparaméterek, mint például a sebesség, csak az idő és egy térbeli koordináta függvényei.

a folyadékáramlás 2-D típusaiban a Folyadékparaméterek, például a sebesség az idő és a két térbeli koordináta függvénye.

a 3D-s Folyadékáramban a Folyadékparaméterek, például a sebesség az idő és mindhárom térbeli koordináta függvénye.

1-D folyadékáramlás	u = f( x, t), v=0 és w=0
2-D folyadékáramlás	u= f(x,y,t), v=g(x,y,t), w=0
3-D folyadékáramlás	u= f(x,y,z,t), v=g(x,y,z,t), w=h(x,y, z, t)

GYIK

Q. 1. Mi a különbség az összenyomható folyadék és az összenyomható áramlás között?

válasz – az összenyomható folyadék a folyadékról és annak sűrűségváltozásáról beszél, míg az összenyomható áramlás csak a mozgásban lévő folyadékról és a mozgásban lévő folyadék sűrűségváltozásáról beszél. A folyadék sűrűsége statikus körülmények között állandó, dinamikus körülmények között változó lehet. Mach szám határozza meg, hogy az áramlás összenyomható-e vagy sem. Nem dönt a folyadék jellemzőiről.

Q. 2. Milyen típusú folyadékáramot veszünk figyelembe az átmeneti rendszerben?

válasz – Ez a helyzettől és a számítógép állapotától függ. Ha van egy érték közel turbulens átmeneti rendszer, és van egy kiváló számítógép szimuláció, megy turbulens. Ha nem, akkor menjen Laminárisra.

Q. 3. Is az autón áthaladó levegő áramlása külső és belső áramlás

válasz-ha elemezzük az autó aerodinamikai ellenállását, akkor ez külső áramlás. Van bizonyos mennyiségű levegő, amely az autó belsejébe kerül. Mivel szilárd anyag határolja, ezért belső áramlásnak tekinthető.

4.kérdés. Mi a neve annak a törvénynek, amelyet a fékfolyadék alkalmazásakor alkalmaznak?

válasz – a törvény neve Pascals törvény. Azt állítja, hogy egy összenyomhatatlan folyadék esetében a nyomás minden irányban egyenlően kerül átadásra.

5.kérdés. Miért nem említik az idővonalat állandó és bizonytalan áramlásban?

válasz-a folyamatos áramlásnak nincs fogalma az idővonalról, mivel a folyadék paraméterei nem függenek az időtől.

6.kérdés. Mi a szivattyú?

a Válaszszivattyú egy külső anyag, amelyet a folyadék mozgásában használnak, természetes áramlási irányukkal szemben. Például a szivattyút Gőzerőműben használják a víz elvezetésére kondenzátor a kazánhoz magasságban.

7.kérdés. Mi a nyírófeszültség?

válasz – a nyírófeszültség az a feszültség, amelyet a tárgyra érintőlegesen alkalmazott erő alakít ki, amelyre az erőt alkalmazzák.