כאשר רואים אוויר כמצבר של מספר רב של מולקולות, זה יכול להיקרא מדיום רציף. בתוכו, חלקיקים בודדים יכולים לבוא במגע זה עם זה. רעיון כזה יכול לפשט משמעותית את שיטות המחקר האווירי. בתחום האווירודינמיקה יש דבר כזה הפיכת התנועה, הנמצאת בשימוש נרחב בתחום הניסויים למנהרות רוח ובמחקרים תיאורטיים המשתמשים במושג זרימת האוויר.
התפיסה החשובה של אווירודינמיקה
על פי העיקרון של הפיכה של תנועה, במקום לשקול תנועה של גוף במדיום ללא תנועה, אנו יכולים לשקול את מהלך המדיום ביחס לגוף ללא תנועה.
מהירות האירוע ללא הפרעה בתנועה הפוכה שווה למהירות הגוף עצמו באוויר דומם.
עבור גוף שנע באוויר דומם, הכוחות האווירודינמיים יהיו זהים לגוף חסר תנועה (סטטי) הנתון לזרימת אוויר. כלל זה פועל בתנאי שמהירות הגוף ביחס לאוויר תהיה זהה.
מהי זרימת אוויר ואילו מושגי יסוד מגדירים אותה
ישנן שיטות שונות לחקר התנועה של חלקיקי גז או נוזל. באחד מהם נלמדים התייעלות. בשיטה זו יש לשקול תנועה של חלקיקים בודדים ברגע נתון בזמן בנקודה מסוימת בחלל. התנועה הכוונתית של חלקיקים הנעים באופן אקראי היא זרימת אוויר (מושג בשימוש נרחב באווירודינמיקה).
תנועת זרימת האוויר תיחשב יציבה אם, בכל נקודה בחלל הכבוש על ידיה, הצפיפות, הלחץ, הכיוון וגודל המהירות שלה יישארו ללא שינוי לאורך זמן. אם פרמטרים אלה משתנים, התנועה נחשבת לא יציבה.
קו הייעול מוגדר כך: הטנגנס בכל נקודה אליו עולה בקנה אחד עם וקטור המהירות באותה נקודה. מכלול התייעלות מסוג זה מהווה זרם אלמנטרי. היא סגורה בצינור מסוים. ניתן להבחין בכל טפטוף בודד ולהציג אותו בבידוד הזורם ממסת האוויר הכוללת.
כאשר זרימת האוויר מחולקת לטפטולים, ניתן לדמיין את זרימתו המורכבת בחלל. ניתן להחיל את חוקי התנועה הבסיסיים על כל סילון בודד. מדובר בחיסכון במסה ובאנרגיה. בעזרת המשוואות לחוקים אלו ניתן לבצע ניתוח פיזי של יחסי הגומלין של אוויר ומוצק.
מהירות וסוג התנועה
לגבי אופי הזרימה, זרימת האוויר סוערת ומלמינרית. כאשר זרמי אוויר נעים בכיוון אחד ומקבילים זה לזה, זוהי זרימה למינרית. אם המהירות של חלקיקי האוויר גדלה, הם מתחילים להחזיק, בנוסף לסיבוכים, במהירויות אחרות המשתנות במהירות. נוצר זרם של חלקיקים בניצב לכיוון התנועה התרגומית. זו זרימה סוערת לא סדירה.
הנוסחה המשמשת למדידת מהירות האוויר כוללת לחץ שנקבע בדרכים שונות.
קצב הזרימה הבלתי דחוס נקבע תוך שימוש בתלות של ההבדל בין הלחץ הכולל והסטטיסטי ביחס לצפיפות מסת האוויר (משוואת ברנולי): v = √2 (p 0- p) / p
נוסחה זו פועלת לזרימות במהירות של לא יותר מ- 70 מטר / שניות.
צפיפות האוויר נקבעת על ידי נומוגרמה של לחץ וטמפרטורה.
הלחץ נקבע בדרך כלל על ידי מד לחץ נוזלי.
קצב זרימת האוויר לא יהיה קבוע לאורך צנרת. אם הלחץ יורד ונפח האוויר עולה, הוא כל הזמן עולה, ותורם לעלייה במהירות חלקיקי החומר. אם מהירות הזרימה גדולה מ- 5 מ '/ שניה, ייתכן שיופיע רעש נוסף בשסתומים, פניות מלבניות וסורגי המכשיר שדרכם הוא עובר.
מחוון אנרגיה
הנוסחה שעל פיה נקבע כוח זרימת האוויר (חופשי) היא כדלקמן: N = 0.5SrV³ (W). בביטוי זה, N הוא הכוח, r הוא צפיפות האוויר, S הוא שטח גלגל הרוח בהשפעת הזרימה (מ"ר) ו- V הוא מהירות הרוח (m / s).
מהנוסחה ניתן לראות כי כוח הפלט עולה ביחס לכוח השלישי של קצב זרימת האוויר. לכן, כאשר המהירות עולה פי 2, אז הכוח גדל פי 8. לכן בקצבי זרימה נמוכים תהיה כמות קטנה של אנרגיה.
לא ניתן לחלץ את כל האנרגיה מהנחל, שנוצר למשל על ידי הרוח. העובדה היא שהמעבר דרך גלגל רוח בין הלהבים מתרחש ללא הפרעה.
לזרימת האוויר יש אנרגיית תנועה כמו כל גוף נע. יש לו אספקה מסוימת של אנרגיה קינטית, שככל שהיא ממירה עוברת לאנרגיה מכנית.
