Wenn man Luft als Aggregat einer großen Anzahl von Molekülen betrachtet, kann man sie als kontinuierliches Medium bezeichnen. Darin können einzelne Partikel miteinander in Kontakt kommen. Eine solche Idee kann die Methoden der Luftforschung erheblich vereinfachen. In der Aerodynamik gibt es so etwas wie die Reversibilität der Bewegung, die im Bereich von Experimenten für Windkanäle und in theoretischen Studien unter Verwendung des Luftströmungskonzepts weit verbreitet ist.
Das wichtige Konzept der Aerodynamik
Nach dem Prinzip der Umkehrbarkeit der Bewegung kann man, anstatt die Bewegung eines Körpers in einem stationären Medium zu berücksichtigen, den Verlauf des Mediums in Bezug auf den stationären Körper betrachten.
Die Geschwindigkeit des einfallenden ungestörten Flusses in Rückwärtsbewegung entspricht der Geschwindigkeit des Körpers selbst in ruhender Luft.
Für einen Körper, der sich in ruhender Luft bewegt, sind die aerodynamischen Kräfte dieselben wie für einen bewegungslosen (statischen) Körper, der einem Luftstrom ausgesetzt ist. Diese Regel funktioniert unter der Bedingung, dass die Geschwindigkeit des Körpers in Bezug auf Luft gleich ist.
Was ist Luftstrom und welche Grundkonzepte definieren ihn?
Es gibt verschiedene Methoden zur Untersuchung der Bewegung von Gas- oder Flüssigkeitsteilchen. In einem von ihnen werden Stromlinien untersucht. Bei dieser Methode muss die Bewegung einzelner Partikel zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Punkt im Raum berücksichtigt werden. Die Richtungsbewegung von Partikeln, die sich zufällig bewegen, ist der Luftstrom (ein in der Aerodynamik weit verbreitetes Konzept).
Die Bewegung des Luftstroms wird als stetig angesehen, wenn an irgendeinem Punkt des von ihm eingenommenen Raums die Dichte, der Druck, die Richtung und die Größe seiner Geschwindigkeit über die Zeit unverändert bleiben. Wenn sich diese Parameter ändern, wird die Bewegung als instabil angesehen.
Die Stromlinie ist wie folgt definiert: Die Tangente an jedem Punkt fällt mit dem Geschwindigkeitsvektor an demselben Punkt zusammen. Die Gesamtheit solcher Stromlinien bildet einen Elementarstrom. Sie ist in einer bestimmten Röhre eingeschlossen. Jedes einzelne Rinnsal kann isoliert und isoliert von der gesamten Luftmasse dargestellt und dargestellt werden.
Wenn der Luftstrom in Rinnsal unterteilt ist, ist es möglich, seinen komplexen Strom im Raum zu visualisieren. Die grundlegenden Bewegungsgesetze können auf jeden einzelnen Strahl angewendet werden. Es geht darum, Masse und Energie zu sparen. Unter Verwendung der Gleichungen für diese Gesetze kann eine physikalische Analyse der Wechselwirkungen von Luft und Feststoff durchgeführt werden.
Geschwindigkeit und Art der Bewegung
In Bezug auf die Art der Strömung ist die Luftströmung turbulent und laminar. Wenn sich Luftströme in eine Richtung bewegen und parallel zueinander sind, ist dies eine laminare Strömung. Wenn die Geschwindigkeit von Luftpartikeln zunimmt, beginnen sie, zusätzlich zur Translation andere sich schnell ändernde Geschwindigkeiten zu besitzen. Ein Teilchenstrom senkrecht zur Richtung der Translationsbewegung wird gebildet. Dies ist eine unregelmäßige turbulente Strömung.
Die Formel zur Messung der Luftgeschwindigkeit umfasst den auf verschiedene Weise bestimmten Druck.
Die inkompressible Durchflussrate wird unter Verwendung der Abhängigkeit der Differenz zwischen dem Gesamtdruck und dem statistischen Druck in Bezug auf die Luftmassendichte (Bernoulli-Gleichung) bestimmt: v = √2 (p 0 -p) / p
Diese Formel funktioniert für Strömungen mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 70 m / s.
Die Luftdichte wird durch das Nomogramm von Druck und Temperatur bestimmt.
Der Druck wird üblicherweise durch ein Flüssigkeitsmanometer bestimmt.
Der Luftdurchsatz ist über die Länge der Rohrleitung nicht konstant. Wenn der Druck abnimmt und das Luftvolumen zunimmt, nimmt er ständig zu, was zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Partikel des Materials beiträgt. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit größer als 5 m / s ist, können zusätzliche Geräusche in den Ventilen, rechteckigen Windungen und Gittern des Geräts auftreten, durch das es fließt.
Energieanzeige
Die Formel, nach der die Leistung des Luftstroms (frei) bestimmt wird, lautet wie folgt: N = 0, 5 SrV³ (W). In diesem Ausdruck ist N die Leistung, r ist die Luftdichte, S ist die Fläche des Windrades unter dem Einfluss der Strömung (m²) und V ist die Windgeschwindigkeit (m / s).
Aus der Formel ist ersichtlich, dass die Ausgangsleistung proportional zur dritten Leistung des Luftdurchsatzes zunimmt. Wenn sich die Geschwindigkeit also um das Zweifache erhöht, erhöht sich die Leistung um das Achtfache. Daher wird bei niedrigen Durchflussraten eine geringe Energiemenge vorhanden sein.
Die gesamte Energie aus dem Strom, der beispielsweise vom Wind erzeugt wird, kann nicht extrahiert werden. Tatsache ist, dass das Durchlaufen eines Windrades zwischen den Blättern ungehindert erfolgt.
Der Luftstrom hat die Bewegungsenergie wie jeder sich bewegende Körper. Es hat eine gewisse Menge an kinetischer Energie, die bei ihrer Umwandlung in mechanische Energie übergeht.
