Kada se zrak posmatra kao kombinacija velikog broja molekula, on se može nazvati kontinuiranim medijem. U njemu pojedinačne čestice mogu doći u dodir jedna s drugom. Ovakav prikaz omogućava značajno pojednostavljenje metoda proučavanja zraka. U aerodinamici postoji takva stvar kao što je reverzibilnost kretanja, koja se široko koristi u polju eksperimenata za aerotunele i u teorijskim studijama koristeći koncept strujanja zraka.
Važan koncept aerodinamike
Prema principu reverzibilnosti kretanja, umjesto razmatranja kretanja tijela u stacionarnom mediju, možemo razmotriti tok sredine u odnosu na nepokretno tijelo.
Brzina incidentnog neometanog toka u obrnutom kretanju jednaka je brzini samog tijela u mirnom zraku.
Za tijelo koje se kreće u mirnom zraku, aerodinamičke sile će biti iste kao i za tijelo koje miruje(statično) tijelo podvrgnuto strujanju zraka. Ovo pravilo funkcioniše pod uslovom da je brzina tela u odnosu na vazduh ista.
Šta je protok zraka i koji su osnovni koncepti toga
Postoje različite metode za proučavanje kretanja čestica gasa ili tečnosti. U jednom od njih istražuju se strujne linije. Ovom metodom, kretanje pojedinačnih čestica se mora uzeti u obzir u datom trenutku u određenoj tački u prostoru. Usmjereno kretanje čestica koje se kreću nasumično je protok zraka (koncept koji se široko koristi u aerodinamici).
Kretanje vazdušnog toka smatraće se stabilnim ako u bilo kojoj tački u prostoru koji zauzima, gustina, pritisak, smer i veličina njegove brzine ostaju nepromenjeni tokom vremena. Ako se ovi parametri promijene, tada se kretanje smatra nestabilnim.
Linija strujanja je definisana na sledeći način: tangenta u svakoj tački na nju poklapa se sa vektorom brzine u istoj tački. Ukupnost takvih strujnih linija čini elementarni mlaz. Zatvoren je u cijev. Svaki pojedinačni mlaz se može izolovati i predstaviti kao da teče izolovano od ukupne mase vazduha.
Kada se zračni tok podijeli na tokove, možete vizualizirati njegovo složeno strujanje u prostoru. Osnovni zakoni kretanja mogu se primijeniti na svaki pojedinačni mlaz. Radi se o očuvanju mase i energije. Koristeći jednačine za ove zakone, može se provesti fizička analiza interakcije zraka i čvrstog tijela.
Brzina i vrsta kretanja
S obzirom na prirodu strujanja, protok vazduha je turbulentan i laminaran. Kada se struje zraka kreću u istom smjeru i paralelne su jedna s drugom, to je laminarni tok. Ako se brzina čestica zraka povećava, tada one počinju imati, osim translatornih, i druge brzine koje se brzo mijenjaju. Formira se tok čestica okomit na smjer translacijskog kretanja. Ovo je haotičan - turbulentan tok.
Formula za mjerenje protoka zraka uključuje pritisak, koji se određuje na mnogo načina.
Brzina nestišljivog toka određuje se zavisnošću razlike između ukupnog i statičkog pritiska u odnosu na gustinu vazdušne mase (Bernoullijeva jednačina): v=√2(p 0-p)/p
Ova formula radi za protoke do 70 m/s.
Gustoća vazduha je određena nomogramom pritiska i temperature.
Pritisak se obično mjeri tečnim manometrom.
Brzina protoka vazduha neće biti konstantna duž dužine cevovoda. Ako se pritisak smanjuje, a volumen zraka povećava, tada se stalno povećava, doprinoseći povećanju brzine čestica materijala. Ako je brzina protoka veća od 5 m/s, može doći do dodatne buke u ventilima, pravokutnim krivinama i rešetkama uređaja kroz koje prolazi.
Indikator energije
Formula po kojoj se određuje snagaprotok vazduha (slobodan), je sledeći: N=0,5SrV³ (W). U ovom izrazu, N je snaga, r je gustina vazduha, S je površina točka vetra na koju utiče protok (m²), a V je brzina vetra (m/s).
Iz formule se može vidjeti da izlazna snaga raste proporcionalno trećoj potenciji protoka zraka. Dakle, kada se brzina poveća za 2 puta, tada se snaga povećava za 8 puta. Stoga će pri niskim brzinama protoka biti mala količina energije.
Sva energija iz toka, koja stvara, na primjer, vjetar, ne može se izvući. Činjenica je da je prolaz kroz točak vjetra između lopatica nesmetan.
Protok vazduha, kao i svako telo u pokretu, ima energiju kretanja. Ima određenu količinu kinetičke energije, koja se, kako se transformiše, pretvara u mehaničku energiju.
Faktori koji utiču na zapreminu protoka vazduha
Maksimalna količina vazduha koja može biti zavisi od mnogo faktora. Ovo su parametri samog uređaja i okolnog prostora. Na primjer, ako govorimo o klima-uređaju, tada maksimalni protok zraka koji se hladi opremom u jednoj minuti značajno ovisi o veličini prostorije i tehničkim karakteristikama uređaja. Kod velikih površina sve je drugačije. Da bi se ohladili potrebni su intenzivniji protok vazduha.
Kod ventilatora su važni prečnik, brzina rotacije i veličina lopatica, brzina rotacije, materijal koji se koristi u njihovoj proizvodnji.
BU prirodi opažamo takve pojave kao što su tornada, tajfuni i tornada. Sve su to kretanja zraka za koje je poznato da sadrže dušik, kisik, molekule ugljičnog dioksida, kao i vodu, vodonik i druge plinove. To su također strujanja zraka koja poštuju zakone aerodinamike. Na primjer, kada se formira vrtlog, čujemo zvukove mlaznog motora.
