GRE · GRE Subject Test · GRE Physics · หัวข้อ 28
ท่อยางแคบมีอัตราการไหลคงที่เท่ากันกับท่อใหญ่ แต่พฤติกรรมความดันขึ้นอยู่กับทั้งความเร็วและการสูญเสียเนื่องจากความหนืด
ความรู้พื้นฐานที่ต้องมี: 10, 47.
| English | ไทย |
|---|---|
| volume flow rate/ˈvɒljuːm fləʊ reɪt/ | อัตราการไหลของปริมาตร |
| dynamic viscosity/daɪˈnæmɪk vɪˈskɒsɪti/ | ความหนืดไดนามิก |
| Continuity/kɒntɪˈnjuːɪti/ | ความต่อเนื่อง |
สำหรับการไหลแบบคงตัว มวลที่ผ่านหน้าตัดต่างๆ ต่อหน่วยเวลามีค่าเท่ากัน: ρAv เป็นค่าคงที่ ของเหลวที่ไม่สามารถบีบอัดได้มีค่า密度近似คงที่ ดังนั้น Q=Av คืออัตราการไหลเชิงปริมาตร การลดรัศมีท่อลงครึ่งหนึ่งจะทำให้พื้นที่ลดลงสี่เท่าและความเร็วเฉลี่ยเพิ่มขึ้นสี่เท่าสำหรับค่า Q เดียวกัน ความดันไม่ได้กำหนด Q โดยตรงหากไม่มีโมเดลของระบบส่วนอื่นๆ ในของเหลวที่หยุดนิ่ง dp/dz=−ρg เมื่อ z ชี้ขึ้น؛ ดังนั้นความดันเพิ่มขึ้นตามขนาด ρgh ระยะทาง h ด้านล่างพื้นผิว ควรใช้ความดันสัมบูรณ์หรือความดันเกจอย่างสม่ำเสมอทั้งสองด้าน
สำหรับการไหลแบบคงตัว ไม่บีบอัด และไม่มีความหนืด ตามเส้นกระแสโดยไม่มีการ pompa หรือการสูญเสียพลังงาน伯努利ให้ p+ρv²/2+ρgz=constant สามพจน์นี้คือพลังงานต่อหน่วยปริมาตรและมีหน่วยความดัน ที่ระดับความสูงเท่ากัน ความเร็วที่สูงกว่าต้องใช้ความดัน tĩnhที่ต่ำกว่าภายใต้สมมติฐานเหล่านี้ ทางออกที่สูงกว่าต้องใช้พลังงานความดัน/จลน์เพื่อเพิ่มพลังงานศักย์โน้มถ่วง伯努เล่ตามเส้นกระแสหนึ่งอาจไม่เท่ากับค่าคงที่เดียวกันบนเส้นกระแสอื่นในการไหลแบบหมุน จุดหยุดนิ่งมี v=0 และแปลงพลังงานความเร็วท้องถิ่นให้เป็นความดันสูงขึ้นในโมเดลอุดมคติ
ความหนืดถ่ายโอนโมเมนตัมระหว่างชั้นของไหลที่อยู่ติดกัน สำหรับการไหลแบบ laminar ที่พัฒนาเต็มรูปแบบแบบคงตัวของของเหลว Newtonian ไม่บีบอัดในท่อทรงกลม Q=πR⁴Δp/(8ηL) ที่นี่ Δp คือความดันตกตามยาวท่อ η คือความหนืด dynamique และ L คือความยาวท่อ การเพิ่มรัศมีสองเท่าที่ Δp, η และ L คงที่จะทำให้ Q เพิ่มขึ้นสิบหกเท่า การเพิ่ม Q สองเท่าที่รูปทรงเรขาคณิตคงที่ต้องการความดันตกสองเท่า การสูญเสียความดันจากความหนืดนี้ไม่สามารถนำไปบวกในสมการ伯努เล่ไร้การสูญเสีย seolahว่าทุกอย่าง不变的ได้ ต้องรวมการสูญเสียความดัน/หัว或因 dissipative หรือใช้โมเดลความหนืด
จำนวนเรโนลด์ Re=ρvD/η เปรียบเทียบผลของความเฉื่อยและความหนืดโดยใช้ความเร็วลักษณะเฉพาะ v และความยาว D สำหรับท่อควรใช้ความเร็วเฉลี่ยและเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ไม่ใช่รัศมี Re ไม่มีมิติ: ความหนาแน่นคูณความเร็วคูณความยาวมีหน่วยเดียวกับความหนืด dynamique ค่า Re ต่ำเอื้อต่อการควบคุมของความหนืด; การเปลี่ยนไปสู่ turbulence ขึ้นอยู่กับ hìnhเรขาคณิตและการรบกวน ดังนั้นค่าเกณฑ์เดียวจึงไม่ใช่กฎสากล การสเกล Poiseuille ไม่ปลอดภัยหลังสมมติว่าการไหลเป็น turbulence ตรวจสอบความต่อเนื่องเชิงปริมาตร ทิศทางของการเปลี่ยนแปลงความดัน และประเภทการไหลก่อนเลือกสูตร
การไหลแบบคงตัว ไม่บีบอัด และอุดมคติในแนวนอนมีพื้นที่ 4 และ 1 ตารางเซนติเมตร ในส่วนแรก ความเร็วคือ 1 m/s สมการความต่อเนื่องและเบอูลลีให้
ความต่อเนื่องรักษา Q ให้คงที่ตลอดท่อ steady เดียวกัน; Poiseuille เปรียบเทียบ Q ระหว่างระบบที่แตกต่างกันที่ความดันตกที่กำหนด ระบุสิ่งใดถูกยึดไว้ก่อนเปรียบเทียบกำลังของรัศมี
อัตราการไหลของปริมาตร: ปริมาณที่ไหลผ่านหน้าตัดต่อหน่วยเวลา, Q=Av โดย v คือความเร็วเฉลี่ย
ความหนืดไดนามิก: ค่าสัมประสิทธิ์ที่เชื่อมโยงแรงเฉือนกับอัตราการเปลี่ยนความเร็วในของเหลวนิวตัน
ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที
กำลังโหลดวิชา…