Co je proudění vzduchu a jaké jsou základní pojmy s ním spojené

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-12 05:01

Když uvažujeme vzduch jako kombinaci velkého počtu molekul, lze jej nazvat spojitým prostředím. V něm mohou jednotlivé částice přijít do vzájemného kontaktu. Toto znázornění umožňuje výrazně zjednodušit metody studia ovzduší. V aerodynamice existuje něco jako reverzibilita pohybu, která je široce používána v oblasti experimentů pro aerodynamické tunely a v teoretických studiích využívajících koncept proudění vzduchu.

Důležitý koncept aerodynamiky

Podle principu vratnosti pohybu můžeme místo uvažování pohybu tělesa ve stacionárním prostředí uvažovat průběh média ve vztahu k nehybnému tělesu.

Rychlost dopadajícího nerušeného proudění ve zpětném pohybu je rovna rychlosti samotného těla v klidném vzduchu.

U tělesa, které se pohybuje v klidném vzduchu, budou aerodynamické síly stejné jako u stacionárního(statické) těleso vystavené proudění vzduchu. Toto pravidlo funguje za předpokladu, že rychlost těla vůči vzduchu je stejná.

Co je proudění vzduchu a jaké jsou jeho základní pojmy

Existují různé metody pro studium pohybu plynných nebo kapalných částic. V jednom z nich se zkoumají proudnice. U této metody je třeba uvažovat pohyb jednotlivých částic v daném časovém okamžiku v určitém bodě prostoru. Usměrněný pohyb částic, které se pohybují náhodně, je proudění vzduchu (koncept široce používaný v aerodynamice).

Pohyb proudu vzduchu bude považován za ustálený, pokud v kterémkoli bodě prostoru, který zaujímá, se hustota, tlak, směr a velikost jeho rychlosti v průběhu času nemění. Pokud se tyto parametry změní, je pohyb považován za nestabilní.

Proudnice je definována následovně: tečna v každém bodě k ní se shoduje s vektorem rychlosti ve stejném bodě. Součet takových proudnic tvoří elementární proud. Je uzavřena v tubě. Každý jednotlivý pramínek lze izolovat a prezentovat jako proudící izolovaně od celkové hmotnosti vzduchu.

Když je proud vzduchu rozdělen do proudů, můžete si představit jeho komplexní proudění v prostoru. Základní pohybové zákony lze aplikovat na každý jednotlivý proud. Jde o zachování hmoty a energie. Pomocí rovnic pro tyto zákony lze provést fyzikální analýzu interakcí vzduchu a pevného tělesa.

Rychlost a typ pohybu

Pokud jde o povahu proudění, proudění vzduchu je turbulentní a laminární. Když se proudy vzduchu pohybují stejným směrem a jsou vzájemně rovnoběžné, jedná se o laminární proudění. Pokud se rychlost částic vzduchu zvýší, pak začnou mít kromě translačních i další rychle se měnící rychlosti. Vzniká proud částic kolmý na směr translačního pohybu. Toto je chaotické - turbulentní proudění.

Vzorec pro měření průtoku vzduchu zahrnuje tlak, který se určuje mnoha způsoby.

Rychlost nestlačitelného proudění je určena pomocí závislosti rozdílu mezi celkovým a statickým tlakem ve vztahu k hustotě vzduchové hmoty (Bernoulliho rovnice): v=√2(p ₀-p)/p

Tento vzorec funguje pro průtoky do 70 m/s.

Hustota vzduchu je určena nomogramem tlaku a teploty.

Tlak se obvykle měří kapalinovým manometrem.

Rychlost proudění vzduchu nebude po celé délce potrubí konstantní. Pokud tlak klesá a objem vzduchu se zvyšuje, pak se neustále zvyšuje, což přispívá ke zvýšení rychlosti částic materiálu. Pokud je rychlost proudění větší než 5 m/s, může se ve ventilech, pravoúhlých ohybech a mřížkách zařízení, kterými prochází, objevit další hluk.

Ukazatel energie

Vzorec, podle kterého se určuje mocprůtok vzduchu (volný), je následující: N=0,5SrV³ (W). V tomto vyjádření N je výkon, r je hustota vzduchu, S je plocha větrného kola ovlivněná prouděním (m²) a V je rychlost větru (m/s).

Ze vzorce je vidět, že výstupní výkon se zvyšuje úměrně třetí mocnině průtoku vzduchu. Takže když se rychlost zvýší 2krát, pak se výkon zvýší 8krát. Proto při nízkém průtoku bude malé množství energie.

Veškerou energii z proudění, které vytváří například vítr, nelze vytěžit. Faktem je, že průchod větrným kolem mezi lopatkami je neomezený.

Proud vzduchu, jako každé pohybující se těleso, má energii pohybu. Má určité množství kinetické energie, která se při přeměně mění na mechanickou energii.

Faktory ovlivňující objem proudění vzduchu

Maximální množství vzduchu, které může být, závisí na mnoha faktorech. Jedná se o parametry samotného zařízení a okolního prostoru. Například, pokud mluvíme o klimatizaci, pak maximální průtok vzduchu ochlazený zařízením za jednu minutu výrazně závisí na velikosti místnosti a technických vlastnostech zařízení. U velkých ploch je vše jinak. K jejich ochlazení je zapotřebí intenzivnější proudění vzduchu.

U ventilátorů je důležitý průměr, rychlost otáčení a velikost lopatek, rychlost otáčení, materiál použitý při jejich výrobě.

BV přírodě pozorujeme takové jevy, jako jsou tornáda, tajfuny a tornáda. To všechno jsou pohyby vzduchu, o kterém je známo, že obsahuje molekuly dusíku, kyslíku, oxidu uhličitého a také vodu, vodík a další plyny. To jsou také proudy vzduchu, které se řídí zákony aerodynamiky. Když se například vytvoří vír, slyšíme zvuky proudového motoru.