Wat is luchtstroom en wat zijn de basisconcepten die ermee samenhangen?

2024 Auteur: Henry Conors | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-12 11:18

Als we lucht beschouwen als een combinatie van een groot aantal moleculen, kan het een continu medium worden genoemd. Daarin kunnen individuele deeltjes met elkaar in contact komen. Deze weergave maakt het mogelijk om de methoden voor het bestuderen van lucht aanzienlijk te vereenvoudigen. In de aerodynamica bestaat er zoiets als de omkeerbaarheid van beweging, die veel wordt gebruikt op het gebied van experimenten voor windtunnels en in theoretische studies met behulp van het concept luchtstroom.

Belangrijk concept van aerodynamica

Volgens het principe van omkeerbaarheid van beweging, kunnen we, in plaats van de beweging van een lichaam in een stilstaand medium te beschouwen, de loop van het medium beschouwen in relatie tot een bewegingloos lichaam.

De snelheid van de invallende ongestoorde stroming in omgekeerde beweging is gelijk aan de snelheid van het lichaam zelf in stilstaande lucht.

Voor een lichaam dat in stilstaande lucht beweegt, zullen de aerodynamische krachten hetzelfde zijn als voor een stilstaand lichaam(statisch) lichaam onderworpen aan luchtstroom. Deze regel werkt op voorwaarde dat de snelheid van het lichaam ten opzichte van de lucht hetzelfde is.

Wat is luchtstroom en wat zijn de basisconcepten ervan

Er zijn verschillende methoden om de beweging van gas- of vloeistofdeeltjes te bestuderen. In een daarvan worden stroomlijnen onderzocht. Bij deze methode moet de beweging van individuele deeltjes worden beschouwd op een bepaald moment in de tijd op een bepaald punt in de ruimte. De gerichte beweging van deeltjes die willekeurig bewegen, is een luchtstroom (een concept dat veel wordt gebruikt in de aerodynamica).

De beweging van de luchtstroom wordt als stabiel beschouwd als op enig punt in de ruimte die het inneemt, de dichtheid, druk, richting en grootte van zijn snelheid in de loop van de tijd ongewijzigd blijven. Als deze parameters veranderen, wordt de beweging als onstabiel beschouwd.

De stroomlijn wordt als volgt gedefinieerd: de raaklijn op elk punt eraan v alt samen met de snelheidsvector op hetzelfde punt. Het geheel van dergelijke stroomlijnen vormt een elementaire straal. Het is ingesloten in een buis. Elk afzonderlijk stra altje kan worden geïsoleerd en gepresenteerd als geïsoleerd van de totale luchtmassa stromend.

Wanneer de luchtstroom in stromen wordt verdeeld, kun je de complexe stroom in de ruimte visualiseren. De basisbewegingswetten kunnen op elke individuele jet worden toegepast. Het gaat om het behoud van massa en energie. Met behulp van de vergelijkingen voor deze wetten kan men een fysieke analyse uitvoeren van de interacties van lucht en een vast lichaam.

Snelheid en soort beweging

Wat betreft de aard van de stroming, de luchtstroom is turbulent en laminair. Wanneer de luchtstromen in dezelfde richting bewegen en evenwijdig aan elkaar zijn, is er sprake van een laminaire stroming. Als de snelheid van luchtdeeltjes toeneemt, beginnen ze naast translatie ook andere snel veranderende snelheden te krijgen. Een stroom van deeltjes loodrecht op de richting van de translatiebeweging wordt gevormd. Dit is de chaotische - turbulente stroming.

De formule voor het meten van de luchtstroom omvat druk, die op veel manieren wordt bepaald.

De snelheid van een onsamendrukbare stroming wordt bepaald met behulp van de afhankelijkheid van het verschil tussen de totale en statische druk in relatie tot de dichtheid van de luchtmassa (Bernoulli-vergelijking): v=√2(p ₀-p)/p

Deze formule werkt voor stromen tot 70 m/s.

De luchtdichtheid wordt bepaald door het nomogram van druk en temperatuur.

Druk wordt meestal gemeten met een vloeistofmanometer.

De luchtstroomsnelheid zal niet constant zijn langs de lengte van de pijpleiding. Als de druk afneemt en het luchtvolume toeneemt, neemt deze voortdurend toe, wat bijdraagt aan een toename van de snelheid van de deeltjes van het materiaal. Als de stroomsnelheid groter is dan 5 m/s, kan er extra geluid optreden in de kleppen, rechthoekige bochten en roosters van het apparaat waar het doorheen gaat.

Energie-indicator

De formule waarmee kracht wordt bepaaldluchtstroom (vrij), is als volgt: N=0.5SrV³ (W). In deze uitdrukking is N het vermogen, r is de luchtdichtheid, S is het gebied van het windwiel dat wordt beïnvloed door de stroming (m²) en V is de windsnelheid (m/s).

Uit de formule blijkt dat het uitgangsvermogen evenredig toeneemt met de derde macht van het luchtdebiet. Dus als de snelheid 2 keer toeneemt, neemt het vermogen 8 keer toe. Daarom zal er bij lage stroomsnelheden een kleine hoeveelheid energie zijn.

Alle energie uit de stroom, die bijvoorbeeld de wind creëert, kan niet worden onttrokken. Feit is dat de doorgang door het windwiel tussen de wieken ongehinderd is.

De luchtstroom heeft, net als elk ander bewegend lichaam, de energie van beweging. Het heeft een bepaalde hoeveelheid kinetische energie, die, als het transformeert, verandert in mechanische energie.

Factoren die het luchtstroomvolume beïnvloeden

De maximale hoeveelheid lucht die kan zijn, hangt van veel factoren af. Dit zijn de parameters van het apparaat zelf en de omringende ruimte. Als we het bijvoorbeeld hebben over een airconditioner, dan hangt de maximale luchtstroom die door apparatuur in één minuut wordt gekoeld, aanzienlijk af van de grootte van de kamer en de technische kenmerken van het apparaat. Met grote oppervlakten is alles anders. Om ze te koelen, zijn intensievere luchtstromen nodig.

In ventilatoren zijn de diameter, rotatiesnelheid en bladgrootte, rotatiesnelheid, materiaal dat bij de vervaardiging wordt gebruikt, belangrijk.

BIn de natuur zien we verschijnselen als tornado's, tyfoons en tornado's. Dit zijn allemaal luchtbewegingen waarvan bekend is dat ze stikstof, zuurstof, koolstofdioxidemoleculen bevatten, evenals water, waterstof en andere gassen. Dit zijn ook luchtstromen die gehoorzamen aan de wetten van de aerodynamica. Wanneer bijvoorbeeld een draaikolk wordt gevormd, horen we de geluiden van een straalmotor.