როდესაც ჰაერი განიხილება, როგორც დიდი რაოდენობის მოლეკულების კომბინაცია, მას შეიძლება ვუწოდოთ უწყვეტი გარემო. მასში ცალკეულ ნაწილაკებს შეუძლიათ ერთმანეთთან შეხება. ეს წარმოდგენა შესაძლებელს ხდის ჰაერის შესწავლის მეთოდების მნიშვნელოვნად გამარტივებას. აეროდინამიკაში არის მოძრაობის შექცევადობა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ქარის გვირაბების ექსპერიმენტების სფეროში და თეორიულ კვლევებში ჰაერის ნაკადის კონცეფციის გამოყენებით.
აეროდინამიკის მნიშვნელოვანი კონცეფცია
მოძრაობის შექცევადობის პრინციპის მიხედვით, იმის ნაცვლად, რომ განვიხილოთ სხეულის მოძრაობა სტაციონარული გარემოში, ჩვენ შეგვიძლია განვიხილოთ საშუალო კურსი უმოძრაო სხეულთან მიმართებაში.
შემთხვევითი შეუფერხებელი ნაკადის სიჩქარე უკუ მოძრაობაში უდრის თავად სხეულის სიჩქარეს უძრავ ჰაერში.
სხეულისთვის, რომელიც მოძრაობს უძრავ ჰაერში, აეროდინამიკური ძალები იგივე იქნება, რაც სტაციონარული სხეულისთვის.(სტატიკური) სხეული, რომელიც ექვემდებარება ჰაერის ნაკადს. ეს წესი მოქმედებს იმ პირობით, რომ სხეულის სიჩქარე ჰაერთან მიმართებაში იგივეა.
რა არის ჰაერის ნაკადი და რა არის მისი ძირითადი ცნებები
არის ან თხევადი ნაწილაკების მოძრაობის შესწავლის სხვადასხვა მეთოდი არსებობს. ერთ-ერთ მათგანში შესწავლილია ნაკადები. ამ მეთოდით ცალკეული ნაწილაკების მოძრაობა განიხილება დროის მოცემულ მომენტში სივრცის გარკვეულ წერტილში. ნაწილაკების მიმართული მოძრაობა, რომლებიც შემთხვევით მოძრაობენ, არის ჰაერის ნაკადი (ცნება ფართოდ გამოიყენება აეროდინამიკაში).
ჰაერის ნაკადის მოძრაობა ჩაითვლება სტაბილურად, თუ სივრცის ნებისმიერ წერტილში, რომელიც მას უკავია, სიმკვრივე, წნევა, მიმართულება და სიჩქარის სიდიდე უცვლელი რჩება დროთა განმავლობაში. თუ ეს პარამეტრები შეიცვლება, მაშინ მოძრაობა განიხილება არასტაბილურად.
მიმართული ხაზი განისაზღვრება შემდეგნაირად: ტანგენსი მის თითოეულ წერტილში ემთხვევა სიჩქარის ვექტორს იმავე წერტილში. ასეთი ნაკადების მთლიანობა ქმნის ელემენტარულ ჭავლს. იგი ჩასმულია მილში. თითოეული ცალკეული წვეთი შეიძლება იყოს იზოლირებული და წარმოდგენილი იყოს ჰაერის მთლიანი მასისგან იზოლირებულად.
როდესაც ჰაერის ნაკადი იყოფა ნაკადებად, შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ მისი რთული ნაკადი სივრცეში. მოძრაობის ძირითადი კანონები შეიძლება გამოყენებულ იქნას თითოეულ ინდივიდუალურ ჭავლზე. საუბარია მასისა და ენერგიის შენარჩუნებაზე. ამ კანონების განტოლებების გამოყენებით, შეიძლება ჩატარდეს ჰაერისა და მყარი სხეულის ურთიერთქმედების ფიზიკური ანალიზი.
სიჩქარე და მოძრაობის ტიპი
ნაკადის ბუნებას რაც შეეხება, ჰაერის ნაკადი ტურბულენტური და ლამინარულია. როდესაც ჰაერის ნაკადები ერთი და იგივე მიმართულებით მოძრაობენ და ერთმანეთის პარალელურად არიან, ეს ლამინარული ნაკადია. თუ ჰაერის ნაწილაკების სიჩქარე იზრდება, მაშინ მათ იწყებენ, გარდა ტრანსლაციისა, სხვა სწრაფად ცვალებადი სიჩქარეებიც. წარმოიქმნება ნაწილაკების ნაკადი, პერპენდიკულარული მთარგმნელობითი მოძრაობის მიმართულებაზე. ეს არის ქაოტური - ტურბულენტური დინება.
ჰაერის ნაკადის გაზომვის ფორმულა მოიცავს წნევას, რომელიც განისაზღვრება მრავალი გზით.
შეკუმშვადი ნაკადის სიჩქარე განისაზღვრება ჰაერის მასის სიმკვრივეზე საერთო და სტატიკური წნევის სხვაობის დამოკიდებულების გამოყენებით (ბერნულის განტოლება): v=√2(p 0-პ)/პ
ეს ფორმულა მუშაობს 70 მ/წმ-მდე ნაკადებისთვის.
ჰაერის სიმკვრივე განისაზღვრება წნევისა და ტემპერატურის ნომოგრამით.
წნევა ჩვეულებრივ იზომება თხევადი მანომეტრით.
ჰაერის ნაკადის სიჩქარე არ იქნება მუდმივი მილსადენის სიგრძეზე. თუ წნევა მცირდება და ჰაერის მოცულობა იზრდება, მაშინ ის მუდმივად იზრდება, რაც ხელს უწყობს მასალის ნაწილაკების სიჩქარის ზრდას. თუ ნაკადის სიჩქარე აღემატება 5 მ/წმ-ზე, მაშინ დამატებითი ხმაური შეიძლება წარმოიშვას მოწყობილობის სარქველებში, მართკუთხა მოსახვევებში და ბადეებში, რომლითაც იგი გადის.
ენერგეტიკული მაჩვენებელი
ფორმულა, რომლითაც განისაზღვრება სიმძლავრეჰაერის ნაკადი (თავისუფალი), არის შემდეგი: N=0.5SrV³ (W). ამ გამოსახულებაში N არის სიმძლავრე, r არის ჰაერის სიმკვრივე, S არის ქარის ბორბლის ფართობი, რომელიც გავლენას ახდენს დინებაზე (m²) და V არის ქარის სიჩქარე (მ/წმ).
ფორმულიდან ჩანს, რომ გამომავალი სიმძლავრე იზრდება ჰაერის ნაკადის სიჩქარის მესამე სიმძლავრის პროპორციულად. ასე რომ, როდესაც სიჩქარე იზრდება 2-ჯერ, მაშინ სიმძლავრე იზრდება 8-ჯერ. ამიტომ, დაბალი ნაკადის დროს იქნება მცირე რაოდენობით ენერგია.
მთელი ენერგია ნაკადიდან, რომელიც ქმნის, მაგალითად, ქარს, შეუძლებელია. ფაქტია, რომ ქარის ბორბალზე გავლა პირებს შორის შეუფერხებელია.
ჰაერის ნაკადს, ისევე როგორც ნებისმიერ მოძრავ სხეულს, აქვს მოძრაობის ენერგია. მას აქვს გარკვეული რაოდენობის კინეტიკური ენერგია, რომელიც გარდაქმნისას გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად.
ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ჰაერის ნაკადის მოცულობაზე
ჰაერის მაქსიმალური რაოდენობა, რაც შეიძლება იყოს, დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე. ეს არის თავად მოწყობილობისა და მიმდებარე სივრცის პარამეტრები. მაგალითად, თუ ვსაუბრობთ კონდიციონერზე, მაშინ აღჭურვილობის მიერ გაცივებული ჰაერის მაქსიმალური ნაკადი ერთ წუთში მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ოთახის ზომაზე და მოწყობილობის ტექნიკურ მახასიათებლებზე. დიდი ფართობებით, ყველაფერი განსხვავებულია. მათი გაგრილებისთვის საჭიროა უფრო ინტენსიური ჰაერის ნაკადები.
ვენტილატორებისთვის მნიშვნელოვანია დიამეტრი, ბრუნვის სიჩქარე და დანის ზომა, ბრუნვის სიჩქარე, მასალა, რომელიც გამოიყენება მის წარმოებაში.
Bბუნებაში ჩვენ ვაკვირდებით ისეთ მოვლენებს, როგორიცაა ტორნადოები, ტაიფუნები და ტორნადოები. ეს არის ჰაერის ყველა მოძრაობა, რომელიც ცნობილია, რომ შეიცავს აზოტს, ჟანგბადს, ნახშირორჟანგის მოლეკულებს, ასევე წყალს, წყალბადს და სხვა აირებს. ეს არის ასევე ჰაერის ნაკადები, რომლებიც ემორჩილებიან აეროდინამიკის კანონებს. მაგალითად, როდესაც მორევი იქმნება, ჩვენ გვესმის რეაქტიული ძრავის ხმები.
