กระแสลมคืออะไรและแนวคิดพื้นฐานที่เกี่ยวข้องคืออะไร

2024 ผู้เขียน: Henry Conors | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-12 13:39

เมื่อพิจารณาว่าอากาศเป็นส่วนผสมของโมเลกุลจำนวนมาก เรียกว่าตัวกลางที่ต่อเนื่องกัน ในนั้นอนุภาคแต่ละตัวสามารถสัมผัสกันได้ การนำเสนอนี้ทำให้วิธีการศึกษาอากาศง่ายขึ้นอย่างมาก ในแอโรไดนามิก มีสิ่งที่เรียกว่าการย้อนกลับของการเคลื่อนไหว ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการทดลองอุโมงค์ลมและในการศึกษาเชิงทฤษฎีโดยใช้แนวคิดเรื่องการไหลของอากาศ

แนวคิดที่สำคัญของอากาศพลศาสตร์

ตามหลักการของการย้อนกลับของการเคลื่อนไหว แทนที่จะพิจารณาการเคลื่อนไหวของวัตถุในตัวกลางที่อยู่กับที่ เราสามารถพิจารณาเส้นทางของตัวกลางที่สัมพันธ์กับวัตถุที่ไม่เคลื่อนที่ได้

ความเร็วของเหตุการณ์ที่ไหลโดยไม่ถูกรบกวนในการเคลื่อนไหวย้อนกลับเท่ากับความเร็วของร่างกายในอากาศนิ่ง

สำหรับวัตถุที่เคลื่อนที่ในอากาศนิ่ง แรงแอโรไดนามิกจะเหมือนกับวัตถุที่อยู่นิ่ง(คงที่) ร่างกายอยู่ภายใต้การไหลของอากาศ กฎนี้ใช้ได้โดยมีเงื่อนไขว่าความเร็วของร่างกายสัมพันธ์กับอากาศเท่ากัน

กระแสลมคืออะไรและแนวคิดพื้นฐานของมันคืออะไร

มีหลายวิธีในการศึกษาการเคลื่อนที่ของอนุภาคก๊าซหรือของเหลว หนึ่งในนั้นคือการตรวจสอบความคล่องตัว ด้วยวิธีนี้ จะต้องพิจารณาการเคลื่อนที่ของอนุภาคแต่ละอนุภาค ณ จุดหนึ่ง ณ เวลาหนึ่ง ณ จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ การเคลื่อนที่โดยตรงของอนุภาคที่เคลื่อนที่แบบสุ่มคือการไหลของอากาศ (แนวคิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอากาศพลศาสตร์)

การเคลื่อนที่ของการไหลของอากาศจะถือว่าคงที่หากพื้นที่ใด ๆ ครอบครอง ความหนาแน่น ความดัน ทิศทางและขนาดของความเร็วยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป หากพารามิเตอร์เหล่านี้เปลี่ยนแปลง แสดงว่าการเคลื่อนไหวไม่เสถียร

streamline ถูกกำหนดดังนี้: tangent ที่แต่ละจุดที่ตรงกับเวกเตอร์ความเร็วที่จุดเดียวกัน จำนวนรวมของความคล่องตัวดังกล่าวก่อให้เกิดเครื่องบินไอพ่นระดับประถมศึกษา มันถูกปิดล้อมในหลอด แต่ละหยดสามารถแยกออกมาและนำเสนอเป็นกระแสแยกจากมวลอากาศทั้งหมด

เมื่อกระแสลมถูกแบ่งออกเป็นลำธาร คุณจะเห็นภาพการไหลของอากาศที่ซับซ้อนในอวกาศ กฎการเคลื่อนที่พื้นฐานสามารถนำไปใช้กับเครื่องบินแต่ละลำได้ เป็นเรื่องเกี่ยวกับการอนุรักษ์มวลและพลังงาน เมื่อใช้สมการของกฎเหล่านี้ เราสามารถวิเคราะห์ปฏิกิริยาทางกายภาพของปฏิกิริยาระหว่างอากาศและวัตถุที่เป็นของแข็งได้

ความเร็วและประเภทของการเคลื่อนไหว

โดยธรรมชาติแล้วกระแสลมจะแปรปรวนเป็นชั้นๆ เมื่อกระแสลมเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันและขนานกัน นี่คือการไหลแบบราบเรียบ หากความเร็วของอนุภาคในอากาศเพิ่มขึ้น พวกมันก็เริ่มมีความเร็วที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วอื่นๆ นอกเหนือจากการแปล การไหลของอนุภาคตั้งฉากกับทิศทางของการเคลื่อนที่เชิงแปลจะเกิดขึ้น นี่มันวุ่นวาย - กระแสน้ำปั่นป่วน

สูตรวัดกระแสลมรวมถึงแรงดันที่กำหนดได้หลายแบบ

ความเร็วของการไหลที่ไม่สามารถบีบอัดได้ถูกกำหนดโดยใช้การพึ่งพาความแตกต่างระหว่างความดันรวมและความดันสถิตที่สัมพันธ์กับความหนาแน่นของมวลอากาศ (สมการเบอร์นูลลี): v=√2(p ₀-p)/p

สูตรนี้ใช้ได้กับการไหลสูงสุด 70 m/s

ความหนาแน่นของอากาศถูกกำหนดโดยโนโมแกรมของความดันและอุณหภูมิ

ความดันมักจะวัดด้วยมาโนมิเตอร์ของเหลว

อัตราการไหลของอากาศจะไม่คงที่ตลอดความยาวของท่อ หากความดันลดลงและปริมาตรของอากาศเพิ่มขึ้น จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้ความเร็วของอนุภาคของวัสดุเพิ่มขึ้น หากความเร็วการไหลมากกว่า 5 เมตร/วินาที อาจมีเสียงรบกวนเพิ่มเติมในวาล์ว การโค้งงอเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า และตะแกรงของอุปกรณ์ที่ไหลผ่าน

ตัวบ่งชี้พลังงาน

สูตรที่ใช้กำหนดกำลังการไหลของอากาศ (ฟรี) เป็นดังนี้: N=0.5SrV³ (W) ในนิพจน์นี้ N คือกำลัง r คือความหนาแน่นของอากาศ S คือพื้นที่ของวงล้อลมที่ได้รับผลกระทบจากการไหล (m²) และ V คือความเร็วลม (m/s)

จากสูตรจะเห็นได้ว่ากำลังขับเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนกำลังสามของอัตราการไหลของอากาศ ดังนั้นเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น 2 เท่า พลังจะเพิ่มขึ้น 8 เท่า ดังนั้นที่อัตราการไหลต่ำจะมีพลังงานเพียงเล็กน้อย

พลังงานทั้งหมดที่เกิดจากกระแสน้ำเช่นลมไม่สามารถดึงออกมาได้ ความจริงก็คือทางเดินผ่านกงล้อลมระหว่างใบพัดไม่มีสิ่งกีดขวาง

การไหลของอากาศเหมือนกับร่างกายที่เคลื่อนไหว มีพลังงานของการเคลื่อนไหว มันมีพลังงานจลน์จำนวนหนึ่งซึ่งเมื่อมันแปลงร่างกลายเป็นพลังงานกล

ปัจจัยที่มีผลต่อปริมาณลม

ปริมาณอากาศสูงสุดขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย นี่คือพารามิเตอร์ของตัวอุปกรณ์เองและพื้นที่โดยรอบ ตัวอย่างเช่น หากเรากำลังพูดถึงเครื่องปรับอากาศ การไหลของอากาศสูงสุดที่ระบายความร้อนด้วยอุปกรณ์ในหนึ่งนาทีจะขึ้นอยู่กับขนาดของห้องและลักษณะทางเทคนิคของอุปกรณ์ ด้วยพื้นที่ขนาดใหญ่ทุกอย่างจึงแตกต่างกัน เพื่อให้พวกเขาเย็นลง จำเป็นต้องมีการไหลของอากาศที่เข้มข้นมากขึ้น

ในพัดลม เส้นผ่าศูนย์กลาง ความเร็วรอบและขนาดใบมีด ความเร็วในการหมุน วัสดุที่ใช้ในการผลิตมีความสำคัญ

Bในธรรมชาติ เราสังเกตปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น พายุทอร์นาโด พายุไต้ฝุ่น และพายุทอร์นาโด สิ่งเหล่านี้คือการเคลื่อนที่ของอากาศ ซึ่งทราบกันว่าประกอบด้วยไนโตรเจน ออกซิเจน โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ ไฮโดรเจน และก๊าซอื่นๆ สิ่งเหล่านี้คือการไหลของอากาศที่เป็นไปตามกฎของอากาศพลศาสตร์ ตัวอย่างเช่น เมื่อสร้างกระแสน้ำวน เราจะได้ยินเสียงเครื่องยนต์ไอพ่น