Wat zijn de verschillende soorten vloeistofstroom-volledige verklaring

Inleiding tot vloeistof

de vloeistof is een stof die voortdurend vervormt onder schuifspanning. Het bestaat uit zowel vloeistof als gassen. Alle zaken op aarde kunnen worden ingedeeld op basis van hun gedrag in twee categorieën, dat wil zeggen, vast en vloeibaar. De stof die de neiging heeft te stromen onder bepaalde gegeven omstandigheden heet vloeistof. Het wordt essentieel om verschillende soorten vloeistof en het verschil tussen vloeistof en vaste stof te begrijpen voor een beter begrip en visualisatie van soorten vloeistofstroom. In dit artikel, zullen we bespreken soorten vloeistof en het verschil tussen vaste en vloeibare in het kort en ga dan naar soorten vloeistofstroom.

soorten vloeistoffen

worden ingedeeld op basis van hun gedrag onder schuifspanning. Het gedrag wordt geanalyseerd met behulp van de hoeveelheid genaamd viscositeit en dichtheid van vloeistof. De viscositeit is als wrijvingskracht aanwezig in vaste deeltjes, die de beweging van vaste deeltjes weerstaan. Het weerstaat de vloeistofstroom en induceert een relatieve beweging tussen de volgende vloeistoflagen.

om classificatie te classificeren en beter te begrijpen, dient u de volgende vergelijking te gebruiken::

opmerking: Bovenstaande vergelijking vertegenwoordigt de vloeistof die in één richting (X-richting), en de stroom in alle andere richtingen is nul.

we kunnen vloeistof classificeren in 6 verschillende types, die als volgt worden besproken:

1. Ideale vloeistof:

in dit type vloeistof wordt de viscositeit als nul beschouwd en is de dichtheid overal Constant. Het betekent dat er geen relatieve beweging is tussen de lagen van de vloeistof in de vloeistofstroom en alle lagen bewegen met dezelfde snelheid. Ideale vloeistof is een aanname, en ze zijn niet aanwezig in de werkelijkheid. Deze veronderstellingen worden gemaakt om het gedrag van sommige vloeistof bij bepaalde voorwaarden te analyseren.

kortom, we kunnen zeggen dat,

2. Reële vloeistof:

in dit type vloeistof is de viscositeit niet nul, en de dichtheid varieert overal in de vloeistof. Het betekent dat er relatieve beweging tussen de lagen van de vloeistof in de vloeistofstroom. Echte vloeistof is het gedrag bezeten door vloeistof in werkelijkheid, maar wordt vaak genegeerd om de analyse eenvoudiger te maken. In echte vloeistof hebben we geen vaste formule voor de variatie van dichtheid en vaste waarde voor de viscositeit van vloeistof. Alle vloeistoffen zijn echt vloeibaar in de natuur.

kortom, we kunnen zeggen dat,

3. Newtoniaanse vloeistof:

in echte vloeistof hebben we niet de exacte formule voor het berekenen van de dichtheid, en we weten niet de viscositeit van vloeistof. Newtoniaanse vloeistof is die vloeistof met een gedefinieerde Viscositeitswaarde, en de waarde van Exponent (n) is 1. De vergelijking voor alle Newtoniaanse vloeistof kan als volgt worden geschreven:

Newtoniaanse vloeistof kan een constante en variabele dichtheid hebben, maar de variatie van dichtheid

met betrekking tot tijd en ruimte zal ons bekend zijn.

kortom, we kunnen zeggen dat,

4. Niet-Newtoniaanse vloeistof:

in dit type vloeistof is de viscositeit niet nul en is deze nauwkeurig gedefinieerd. Dichtheid kan variëren of constant blijven met betrekking tot tijd en ruimte. Het belangrijkste verschil ontstaat met de waarde van Exponent ‘n’, die niet gelijk is aan 1 en afhankelijk is van het type niet-Newtoniaanse vloeistof. De vergelijking voor alle niet-Newtoniaanse vloeistof kan als volgt worden geschreven:

5. Samendrukbare Vloeistof:

de vloeistof zou samendrukbare vloeistof zijn als de dichtheid varieert met tijd en ruimte. We kunnen niet zeggen over de viscositeit in dit geval als het ofwel nul of niet-nul kan zijn.

kortom, we kunnen zeggen dat,

6. Incompressible Fluid:

de vloeistof zou Incompressible zijn als de dichtheid van de vloeistof niet varieert met tijd en ruimte. We kunnen niet zeggen over de viscositeit in dit geval als het ofwel nul of niet-nul kan zijn.

kortom, we kunnen zeggen dat,

de onderstaande classificatie lijst de eigenschap van verschillende vloeistoffen op basis van hun viscositeit en dichtheid:

S.no.	Type Vloeistof	Viscositeit	Dichtheid
1	Ideale Vloeistof	Nul	Constante
2	Echte Vloeistof	Niet-Nul	Variabele
3	de Newtoniaanse Vloeistof	Non-Zero en hebben duidelijke formule	Kan Constant of variabel zijn
4	Niet-Newtoniaanse Vloeistof	Non-Zero en de formule hangt af van het type van Niet-Newtoniaanse vloeistof	Kan een constante of Variabele
5	Samendrukbare Vloeistof	Zero/Nul	Variabele
6	Onsamendrukbare Vloeistof	Zero/Nul	Constante

Solide vs Vloeistof: Verschillen Tussen

vast en vloeibaar verschillen in hun gedrag en niet het volgen van de regels van de Fysica op dezelfde manier. Vanwege hun verschillen in eigenschappen hebben we vaste mechanica voor vaste en vloeibare mechanica voor vloeistof. We kunnen veel verschillen tussen hen opmerken omdat we hun gedrag onder verschillende omstandigheden nauwlettend volgen. Om hun gedrag op een meer eenvoudige manier te groeperen, gebruiken we de eigenschap Shear stress. Het definieert de stromingseigenschap van vloeistof en hoe zijn gedrag verschilt van vaste stoffen. Vaste stoffen hebben de neiging om te buigen en vervormen onder de werking van afschuifspanning. Vandaar, hun afschuifspanning varieert lineair met buigen of vervorming. Vloeistof heeft de neiging om continu te vervormen onder de werking van afschuifspanning, en de variatie van afschuifspanning is niet lineair bij vervorming. Dit is het belangrijkste verschil tussen vaste en vloeibare.

Fig: afschuifspanning

drijfkracht voor vloeistofstroom

stromingseigenschappen van vloeistof leiden tot verschillende verschijnselen zoals cycloon, weersverandering, koeling van verbrandingsmotoren en nog veel meer. De vraag rijst, Wat is de reden voor de stroom van vloeistof? En kunnen we het Stromingsgedrag bij elke conditie voorspellen? Vloeistof stroomt van het ene punt naar het andere vanwege het drukverschil tussen de twee punten. De natuurlijke vloeistofstroom vindt plaats van hoge druk naar lage druk om het drukverschil op deze twee punten te egaliseren. Stroom van lagedruk naar hogedrukgebied kan worden bereikt met externe aandrijfkracht, zoals pomp, enz. Stromingspatronen kunnen worden geclassificeerd, maar kunnen niet nauwkeurig worden voorspeld op een moment van de tijd. Alle voorspelling voor de Fluid flow gedrag wordt gemaakt met het gebruik van software die numerieke technieken gebruiken om het gedrag van de stroom te benaderen op een bepaald moment.

Afbeeldingsbron

om met ons onderzoek naar de vloeistofstroom te beginnen, moeten we eerst de verschillende Parameters van de vloeistofstroom leren kennen. Deze Parameters zijn tijdlijnen, Padlijnen, Streaklines en stroomlijnen.

tijdlijn:

als we de vloeiende vloeistof op een bepaald moment markeren, vormt het een tijdlijn. Bijvoorbeeld, om het gedrag van het vloeistofdeeltje onder de actie van constante afschuifspanning aan te tonen, werd de tijdlijn geà ntroduceerd om de vervorming van vloeistof op elk ogenblik van tijd te geven. Vandaar, in de tijdlijn, elk deeltje van vloeistof wordt getraceerd op een bepaald moment van de tijd.

Fig.4: tijdlijn

Pathline:

als we het pad van een vloeibaar deeltje enige tijd traceren, vormt het een Pathline. Neem bijvoorbeeld kleurstof en rook, en neem een lange belichtingsfoto van de daaropvolgende beweging. Het pad van het deeltje is Padlijn. Hier beschouwen we een brondeeltje van vloeistof en observeren zijn pad voor een bepaalde tijd. Het pad dat de deeltjes gedurende die tijd volgen is de Padlijn van het deeltje.

Fig.: Pathline

Streacline:

als we het pad van het Vloeistofdeeltje op een bepaalde locatie enige tijd markeren, vormt het Streacline. Tijdens de aërodynamische test van de windtunnel van de auto, rook wordt vrijgegeven naar de auto voor aerodynamische kracht en weerstand evaluatie. Het pad van de rook boven de auto is strepen. Hier beschouwen we de stroom van de volgende lagen, observeren hun positie op een bepaald moment van de tijd en traceer de positie om strepen te vormen.

Fig: strook

stroomlijn:

het is het pad dat Voor een vloeistofdeeltje wordt getrokken zodat het raakpunt de richting aangeeft van de snelheid van de vloeistofdeeltjes op dat punt. Aangezien zij de raaklijn aan stroom zijn, kan er geen stroom langs de stroomlijn zijn. Zij worden gebruikt in computersimulatie voor Stroomvisualisatie, waar stroomlijnen worden getrokken om snelheidsveld door de vloeibare deeltjes te vertegenwoordigen.

Fig.: Stroomlijn

typen vloeistofstroom

de vloeistofstroom kan worden ingedeeld in de volgende typen:

1. uniforme en niet-uniforme stroom
2. constante en onvaste stroom
3. rotatie-en Irrotatiestroom
4. samendrukbare en Incompresseerbare stroom
5. viskeuze en niet-viskeuze stroom
6. externe en interne stroom
7. laminaire en turbulente stroom
8. 1D, 2D en 3D-stroom

laten we ze één voor één bestuderen:

1. Gelijkmatige en niet-gelijkmatige vloeistofstroom

wordt gelijkvormig geacht als de snelheid van de vloeistof niet verandert met de ruimte. Vandaar dat in dit soort vloeistofstroom, snelheid is alleen afhankelijk van de tijd en niet op X, Y, Z coördinaten van vloeibaar deeltje.

Fluid flow wordt gezegd dat niet-Uniform als de snelheid van de vloeistof verandert met de ruimte. In dit type stroom is snelheid dus de functie van tijd en X, Y, Z coördinaten van vloeibare deeltjes. Bijvoorbeeld, zoals getoond in de figuur, De snelheid van de stroom is constant wanneer de dwarsdoorsnede gebied niet verandert, maar als het oppervlak van de dwarsdoorsnede verandert, de snelheid varieert als de vloeistof beweegt in de sectie. De stroom wordt niet-verenigt in de natuur.

de vloeistofstroom door een leiding met een uniforme dwarsdoorsnede wordt “uniforme stroom” genoemd en indien de vloeistofstroom door een leiding zonder uniforme ( of taps toelopende ) dwarsdoorsnede wordt “niet-uniforme stroom”

2 genoemd. Constante en onvaste stroming

de vloeistofstroom is stabiel als de vloeistofeigenschappen zoals snelheid en druk niet met de tijd variëren. In deze stroming zijn de eigenschappen van vloeistoffen dus alleen afhankelijk van de X, Y, Z coördinaten van een vloeibaar deeltje. Voor dit type stroom zijn streaklines, streamlines en pathlines identiek.

de vloeistofstroom is onstabiel als de vloeistofeigenschappen zoals snelheid en druk met de tijd variëren. Vandaar, in deze stroom, zijn de eigenschappen van de vloeistof afhankelijk van tijd en X, Y, Z coördinaten van een vloeibaar deeltje. Voor dit type stroom zijn streaklines, streamlines en pathlines niet identiek.

In het gegeven getal staat de eerste uitdrukking voor een constante stroom, terwijl de tweede uitdrukking voor een onvaste stroom is. Een constante ontlading door de buis zal een gestage stroom, terwijl variabele ontlading door de buis onvaste stroom zal zijn.

3. Rotatie-en Irrotatiestroom

als de vloeistofdeeltjes rond hun as draaien terwijl ze in de stroomlijn bewegen, wordt dit Rotatiestroom genoemd.
als de vloeistofdeeltjes in een stroomlijn bewegen en niet rond hun as draaien, wordt dit Irrotationele stroom genoemd.
we kunnen dit type stroom identificeren door de vorticiteit van de stroom te berekenen, die afhankelijk is van de snelheid van de stroom. Als vorticiteit nul is, is de vloeistofstroom Irrotationeel; anders is het rotatiestroom.

4. Samendrukbare en Incompresseerbare stroom

in samendrukbare stroom verandert de dichtheid van vloeistof met tijd en ruimte. Terwijl, in Incompressible flow, de dichtheid van de vloeistof constant blijft. Deze stroom vindt zijn toepassing in remvloeistof. In het remsysteem brengt de remvloeistof de door de voet gecreëerde druk naar de wielen om te breken. Als de vloeistof niet te drukken is, wordt de exacte druk die door de voet op de wielen wordt uitgeoefend, overgebracht voor een effectieve remwerking. Als de vloeistof samendrukbaar is, zal de druk die op het wiel wordt overgebracht minder zijn dan toegepast. Het kan zelfs nul zijn. Daarom moet remvloeistof in de natuur niet te drukken zijn.

we kunnen deze soorten vloeistofstroom snel identificeren met behulp van Mach-nummer. Het wordt gedefinieerd als:

Ma = V / Vs

• Vs = geluidssnelheid in vloeistof
• V= vloeistofsnelheid

0<=Ma<0.33	Incompressible flow
Ma>0.33	samendrukbare stroom

5. Viskeuze en niet-viskeuze stroming:

in viskeuze stroom, vloeistof deeltjes ervaren viscositeit tussen de volgende lagen, en dus, relatieve beweging optreedt tussen de laag van vloeibare deeltjes. In niet-viskeuze stroming ervaren vloeibare deeltjes geen viscositeit tussen de volgende lagen, en dus is er geen relatieve beweging tussen de vloeibare deeltjes.

6. Externe en interne stroom:

interne vloeistofstroom

de aanwezigheid van de wand bepaalt dit type stromingspatroon. Flow volledig begrensd door een vast lichaam heet interne Flow of kanaal Flow.

als een vaste stof de stroom niet bindt, wordt dit externe stroom genoemd. Bijvoorbeeld, stroom over een auto wordt externe stroom genoemd, die wordt gevisualiseerd met behulp van software en Windtunneltest. De stroom in een ronde pijp is interne stroom en kan gemakkelijk worden gevisualiseerd met behulp van software en eenvoudige laboratoriumexperimenten.

7. Laminaire en turbulente stroming

bij laminaire stroming bewegen de vloeistofdeeltjes op verschillende lagen en mengen ze niet macroscopisch. In dit type vloeistofstroom, kunnen we het patroon van de stroming op een bepaald moment van de tijd voorspellen. Alle volgende lagen zijn parallel aan elkaar in de stroom.

bij turbulente stroming vermengen de vloeistofdeeltjes zich en wordt de stroming willekeurig. Het patroon van de stroom kan niet nauwkeurig worden voorspeld op een bepaald moment van de tijd in dit type van stroom. De vorming van draaikolken vindt plaats, wat leidt tot een grote hoeveelheid energieverlies.

het getal van Reynolds wordt gebruikt om de stroming te voorspellen, d.w.z. of het turbulent en laminair is. De formule wordt gegeven door:

Re= V*L/µ

Waar,

• Re = Reynolds-getal
• V= Snelheid van de vloeistof
• L= Kenmerken lengte van het Object waar de doorstroming plaatsvindt
• µ= Coëfficiënt van de Viscositeit

Voor Interne Stroom,

0<=Re<=2000	Laminaire Stroming
2000<Re<=4000	de Overgang van Laminaire naar turbulente
4000<Re	Turbulente Stroming

Voor Externe Stroom,

0< = Re<=100000	laminaire stroom
100000<Re<=500000	overgang van laminaire naar turbulente
500000<Re	turbulente stroom

8. 1-D, 2-D en 3-D vloeistofstroom:

bij het 1-D type vloeistofstroom zijn Vloeistofparameters zoals snelheid slechts de functie van de tijd en één ruimtelijke coördinaat.

in de 2-D soorten vloeistofstroom zijn Vloeistofparameters zoals snelheid de functie van de tijd en twee ruimtelijke coördinaten.

in de 3-D vloeistofstroom zijn Vloeistofparameters zoals snelheid de functie van de tijd en alle drie de ruimtelijke coördinaten.

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

Veelgestelde vragen

Q. 1. Wat is het verschil tussen samendrukbare vloeistof en samendrukbare stroom?

antwoord-samendrukbare vloeistof spreekt over vloeistof en haar dichtheidsvariatie, terwijl samendrukbare stroming alleen spreekt over vloeistof in beweging en de dichtheidsvariatie van vloeistof in beweging. Vloeistof kan een constante dichtheid hebben tijdens statische omstandigheden en variabele dichtheid tijdens dynamische conditie. Mach-nummer bepaalt of de stroom samendrukbaar is of niet. Het bepaalt niet de vochteigenschappen.

Q. 2. Welk type vloeistofstroom wordt overwogen in het overgangsregime?

antwoord-Het hangt af van de situatie en van de toestand van uw Computer. Als je een waarde in de buurt van turbulent in overgangsregime en hebben een uitstekende Computer voor simulatie, ga voor turbulent. Zo niet, ga dan voor Laminar.

Q. 3. Is de luchtstroom door de auto is externe en interne stroom

antwoord-als we de aerodynamische weerstand van een auto analyseren, is het externe stroom. Er zit wat lucht in de auto. Aangezien het wordt begrensd door vaste, dus, kan worden beschouwd als interne stroom.

Q. 4. Wat is de naam van de wet die wordt toegepast bij het aanbrengen van remvloeistof?

antwoord-de naam van de wet is Pascals law. Het stelt dat Voor een Incompressible vloeistof de druk gelijkmatig in alle richtingen wordt overgebracht.

Q. 5. Waarom wordt tijdlijn niet genoemd in een gestage en onvaste stroom?

antwoord-er is geen concept van tijdlijn voor een gestage stroom, omdat vloeistofparameters niet afhankelijk zijn van de tijd.

Q. 6. Wat is Pomp?

Antwoordpomp is een uitwendig middel dat wordt gebruikt bij de beweging van vloeistof tegen de natuurlijke stroomrichting in. Bijvoorbeeld, pomp wordt gebruikt in Stoomcentrale voor het nemen van het water van de condensor naar de ketel op een hoogte.

Q. 7. Wat is schuifspanning?

antwoord-afschuifspanning is de spanning die wordt ontwikkeld door de kracht die tangentieel wordt uitgeoefend op het Object waarop de kracht wordt uitgeoefend.