Inleiding tot de druk in Fluid Mechanics

Inleiding tot de druk in Fluid Mechanics

Inleiding tot de druk in Fluid Mechanics

  • Pressure handelt altijd naar binnen normaal op elk oppervlak (zelfs denkbeeldige vlakken zoals bij een controle volume).
  • De druk is een normale stress, en dus heeft afmetingen van kracht per oppervlakte-eenheid, of. In het Engels systeem van eenheden, wordt de druk uitgedrukt als "psi" of lbf / in 2. In het metrische systeem van eenheden, de druk wordt uitgedrukt als "pascal" of N / m 2.
  • Standaard atmosferische druk is 101,3 kPa (0,1013 MPa) of 14,69 psi.
  • druk Terminologie
    Er zijn drie verschillende soorten druk in de literatuur, en het is belangrijk om de terminologie te weten:

    • absolute druk wordt gemeten ten opzichte van het absolute nulpunt van de druk opneemt, dat een perfect vacuüm. (Absolute druk kan nooit negatief zijn.) absolute druk blijkt uit p, en identiek is aan de bekende thermodynamische druk.
    • Gage druk (Soms geschreven als "overdruk") Wordt gemeten ten opzichte van de plaatselijke atmosferische druk. Gage druk dus nul wanneer de druk gelijk is aan de atmosferische druk. (Het is mogelijk negatieve gage druk hebben.) Gage druk blijkt uit pag. en is gerelateerd aan de absolute druk bij: pg = p – pa. waarbij Pa de luchtdruk ter plaatse.
    • Voorbeeld: Een autoband meter meet een bandenspanning van 32,0 psi. De lokale atmosferische druk is 14,2 psi. Wat is de absolute druk van de lucht in de band?

    Oplossing: De band meter meet gage druk opzichte van de lokale waarde van de atmosferische druk. Zo, p = p + pa = 32,0 + 14,2 psi = 46,2 psia. Merk op dat in het Engels systeem, absolute druk in psi wordt vaak aangeduid "psia", Terwijl de gage druk in psi wordt vaak aangeduid "psig". Er is geen verschil in het metrieke stelsel.

  • Voorbeeld: Heeft gage druk veranderen met de hoogte?
    Oplossing: Nee, omdat gage druk steeds ten opzichte van de lokaal waarde van de atmosferische druk, de gage druk van de atmosfeer nul is, ongeacht de hoogte. Let daar op absoluut druk afneemt met de verhoging, net zoals waterdruk toeneemt met de diepte.
  • onderdruk Ook gemeten ten opzichte van de plaatselijke atmosferische druk, maar wordt gebruikt wanneer de gage druk negatief, dat wil zeggen wanneer de absolute druk onder de plaatselijke atmosferische druk. (Positieve onderdruk betekent dat de gage druk negatief.) Vacuum druk blijkt uit pvacuum. en is gerelateerd aan de absolute druk bij: pvacuum = pa – p, waarbij Pa de luchtdruk ter plaatse.
  • Vergelijkingen voor drukverdeling in een fluïdum

    • Beschouw een kleine vloeistofelement afmetingen dx, dy en dz als vrijmaken, waarop alle krachten die op het element wordt besproken.
    • Er zijn drie soorten krachten belangrijk vloeistofmechanica zwaartekracht (body force), drukkrachten en viskeuze krachten (door wrijving). Zwaartekracht,

    is te zien in de schets. Let op de conventie die de zwaartekracht werkt in de min z-richting.

    • Stel je de vloeistof element krimpen tot een punt (dx, dy en dz allemaal naar nul). De netto kracht op het element zou dan gaan naar nul. In plaats van geweld, dan is het meer relevant kracht per volume-eenheid, die zal worden aangeduid met een kleine letter f overwegen. Voor de zwaartekracht, dan,

    is de zwaartekracht per volume-eenheid die op het element.

    • Vervolgens rekening houden met de netto drukkracht. Op elk van de zes vlakken van het vloeibare element, een gemiddelde druk handelen normaal en binnenwaarts op het gezicht. Omdat p een veldvariabele, d.w.z. p = p (x, y, z, t) in het algemeen, de gemiddelde druk aan één kant van het gezicht niet noodzakelijkerwijs identiek met die op de andere zijde zijn. Beschouw bijvoorbeeld de druk die op de twee vlakken die loodrecht liggen op de x-as, d.w.z. de drukkrachten in de x-richting, zoals in de schets

    Taylor reeks (afgekapt eerste orde) gebruikt om dit afwijkende druk in de x-richting op korte afstand dx. De nettogedeelte van drukkracht op het element in de x-richting is

    waarbij omdat de druk is een spanning (kracht per oppervlakte-eenheid), moet de druk worden vermenigvuldigd met het gebied van het gezicht (dydz) om de afmetingen van kracht te krijgen. Twee van de termen in de bovenstaande formule te annuleren, en

  • Ook de netdruk krachten in de y en z richtingen

    Van belang hierbij is het net vector drukkracht per volume-eenheid. Te delen door het volume van het element (dxdydz) en schrijft deze drie componenten als een vector leidt tot

    waar de rechterkant is het negatief van de helling druk. Zo kan worden opgemerkt dat zij zich niet druk die een netto drukkracht oorzaken, maar druk gradiënten. Met andere woorden, er geen netto drukkracht op een vloeistofelement tenzij drukveranderingen vanaf één vlak van het element naar het andere.

  • Wanneer er geen vloeiende beweging, de enige krachten die op een vloeistofelement zijn het lichaam kracht (zwaartekracht) en de krachten als gevolg van druk. Omdat er geen versnelling, sommatie van krachten op het element moet gelijk nul; drukkrachten zijn precies in evenwicht gehouden door zwaartekracht. Deze situatie staat bekend als vloeistof statica of hydrostatiek .
  • Ook u kunt bestellen hier.

    Read more

    Geef een reactie

    Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

    17 + drie =