GRE · GRE Subject Test · GRE Physics · الموضوع 28
أنبوب ضيق يحمل نفس معدل التدفق المستقر لأنبوب واسع، لكن سلوك ضغطه يعتمد على كل من السرعة والخسائر اللزجة.
المتطلبات السابقة: 10، 47.
| English | العربية |
|---|---|
| volume flow rate/ˈvɒljuːm fləʊ reɪt/ | معدل التدفق الحجمي |
| dynamic viscosity/daɪˈnæmɪk vɪˈskɒsɪti/ | اللزوجة الديناميكية |
| Continuity/kɒntɪˈnjuːɪti/ | الاتصال |
للتدفق المستقر، كتلة المادة التي تمر عبر المقاطع المتتالية لكل وحدة زمن متساوية: ρAv ثابت. السائل غير القابل للانضغاط له تقريبًا كثافة ثابتة ρ، لذا Q=Av هو معدل تدفق الحجم. نصف قطر الأنبوب يقلل المساحة بأربع مرات ويضاعف السرعة المتوسطة بأربعة أضعاف لنفس Q. الضغط لا يحدد Q بدون نموذج لباقي النظام. في سائل ساكن، dp/dz=−ρg مع z لأعلى؛ لذلك يزيد الضغط بمقدار ρgh على مسافة h أسفل سطح ما. استخدم الضغط المطلق أو المقياس بشكل متسق على كلا الجانبين.
للمستقر، غير القابل للانضغاط، واللازاصي في الحركة على طول خط انسياب بدون مضخة أو فقدان تبديدي، يعطي معادلة برنولي p+ρv²/2+ρgz=ثابت. هذه الحدود الثلاثة تمثل الطاقة لكل وحدة حجم ولها وحدات ضغط. عند نفس الارتفاع، تتطلب السرعة الأكبر ضغطاً ساكناً أقل ضمن هذه الافتراضات. كما يتطلب الارتفاع الأعلى للمخرج استخدام الضغط/الطاقة الحركية للحصول على الطاقة الكامنة الجاذبية. لا تعني معادلة برنولي على طول خط انسياب واحد بالضرورة ثبات نفس القيمة على خطوط انسياب مختلفة في التدفق الدوار. نقطة الركود تكون فيها v=0 وتحويل الطاقة الحركية المحلية إلى ارتفاع في الضغط في النموذج المثالي.
النقل اللزج ينقل الزخم بين طبقات السائل المجاورة. للتدفق المستقر الكامل والمطور الط laminar للسائل النيوتوني غير القابل للانضغاط في أنبوب دائري، Q=πR⁴Δp/(8ηL). هنا Δp هو هبوط الضغط على طول الأنبوب، η اللزوجة الديناميكية وL طول الأنبوب. مضاعفة نصف القطر عند ثبات Δp وη وL تضاعف Q بمقدار 16. مضاعفة Q عند ثبات الهندسة تحتاج ضعف هبوط الضغط. لا يمكن إضافة هذا الفقدان اللزج للضغط إلى معادلة برنولي الخالية من الخسارة وكأنه لا يوجد تغيير؛ بل يجب تضمين فقد الضغط/الرأس التبديدي أو استخدام النموذج اللزج.
رقم رينولدز Re=ρvD/η يقارن بين التأثيرات القصور الذاتي واللزجة باستخدام سرعة مميزة v وطول D. للاستخدام في الأنابيب، استخدم السرعة المتوسطة والقطر الداخلي، وليس نصف القطر. رقم رينولدز بلا أبعاد: الكثافة × السرعة × الطول لها نفس وحدات اللزوجة الديناميكية. الصغيرة Re تفضل هيمنة اللزوجة؛ يعتمد الانتقال إلى الاضطراب على الهندسة والمضطرابات، لذا فإن عتبة واحدة ليست قانوناً عالمياً. مقياس بوازوي ليس آمناً بعد افتراض تدفق مضطرب. تحقق من استمرارية الحجم، وإشارة تغير الضغط والنظام قبل اختيار صيغة.
تدفق مستقر غير قابل للانضغاط أفقي مثالي له مساحات 4 و1 سنتيمتر مربع. عند المقطع الأول، السرعة هي 1 م/ث. تعطي الاستمرارية وبرنولي
يضمن الاستمرارية ثبات Q عبر أنبوب واحد ثابت؛ يقارن بوازوي Q بين أنظمة مختلفة عند هبوط ضغط محدد. حدد ما الذي يُثبَت قبل مقارنة قوى نصف القطر.
معدل التدفق الحجمي: الحجم الذي يعبر مقطعاً في وحدة زمنية، Q=Av للسرعة المتوسطة v.
اللزوجة الديناميكية: المعامل الذي يربط إجهاد القص بتدرج السرعة في الموائع النيوتونية.
ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.
جار تحميل المواضيع…