كيفية حساب التدفق الشامل

واحدة من المبادئ الأساسية في دراسة احصائيات وديناميات ، وخاصة في السوائل ، هو الحفاظ على الكتلة. ينص هذا المبدأ على أن الكتلة لا يتم إنشاؤها أو تدميرها. في التحليل الهندسي ، تظل كمية المادة الموجودة داخل وحدة تخزين محددة مسبقًا ، والتي تسمى أحيانًا وحدة التحكم ، ثابتة نتيجة لهذا المبدأ. تدفق الكتلة هو قياس كمية الكتلة التي تمر داخل أو خارج حجم التحكم. المعادلة الحاكمة لحساب التدفق الجماعي هي معادلة الاستمرارية.

تحديد حجم التحكم. على سبيل المثال ، حجم التحكم المشترك في هندسة الطيران هو قسم اختبار نفق الرياح. عادة ما يكون ذلك عبارة عن قناة مقطعية مستطيلة أو دائرية تتناقص تدريجياً من مساحة أكبر إلى مساحة أصغر. اسم آخر لهذا النوع من حجم التحكم هو فوهة.

حدد مساحة المقطع العرضي التي تقيس تدفق الكتلة من خلالها. تكون الحسابات أسهل إذا كانت متجهات السرعة التي تمر عبر عمودي على المنطقة ، ولكن هذا غير مطلوب. بالنسبة للفوهة ، تكون مساحة المقطع العرضي عادةً هي المدخل أو المخرج.

تحديد سرعة التدفق المار عبر منطقة المقطع العرضي. إذا كان ناقل السرعة عموديًا ، كما هو الحال في فوهة ، فأنت بحاجة فقط إلى أخذ حجم المتجه.

المتجه R = (r1) i + (r2) j + (r3) k الحجم R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)

تحديد كثافة تدفق الكتلة في منطقة المقطع العرضي. إذا كان التدفق غير قابل للضغط ، فستكون الكثافة ثابتة طوال الوقت. إذا لم تكن لديك بالفعل الكثافة المتاحة ، كما هو شائع في المشكلات النظرية ، فقد تحتاج إلى استخدام معدات مختبرية معينة مثل المزدوجات الحرارية أو أنابيب الحفر لقياس درجة الحرارة (T) والضغط (ع) عند النقطة التي ترغب في قياس الكتلة فيها تدفق. ثم يمكنك حساب الكثافة (rho) باستخدام معادلة الغاز المثالية:




ع = (رو) RT

حيث R هو ثابت الغاز المثالي المحدد لمادة التدفق.

استخدم معادلة الاستمرارية لحساب تدفق الكتلة على السطح. تأتي معادلة الاستمرارية من مبدأ الحفاظ على الكتلة وتعطى عادة على النحو التالي:

التمويه = (rho) * A * V

حيث "rho" هي الكثافة ، "A" هي مساحة مقطعية ، و "V" هي السرعة على السطح الذي يتم قياسه. على سبيل المثال ، إذا كان لديك فوهة بها مدخل دائري يبلغ قطره 3 أقدام ، A = pi * r ^ 2 = 3.14159 * 3 ^ 2 = 28.27 قدم مربع. إذا كان التدفق يسير بسرعة 12 قدمًا / ث ، وقمت بتحديد الكثافة التي تكون 0.0024 slugs / ft ^ 3 ، فإن تدفق الكتلة هو:

0.0024 * 28.7 * 12 = 4132.8 الرخويات / ثانية