Grondbeginsels van vloeimeganika: 9 belangrike konsepte


Wat is vloeistofmeganika?

Die vloeistofmeganika kan uitgebrei word as die studie van vloeistof- en vloeistofsisteme vir hul fisiese gedrag, beheerwette, aksies van verskillende energieë en verskillende vloeipatrone.

Die vloeistof word onderverdeel in twee tipes:

  1. Liquid
  2. Gas

Die vloeimeganika is die onderwerp van ingenieurswese wat nuttig sal wees in baie ingenieursdissiplines. Die vak vloeiwerktuigkundige is belangrik in meganiese ingenieurswese, siviele ingenieurswese, chemiese ingenieurswese en omgewingsingenieurswese, ens.

Selfs die studie van geologie, geofisika, oseaan- en nanowetenskap vereis ook 'n mate van kennis van vloeimeganika en vloeidinamika.

Dit is vir jou interessant dat sommige basiese wette van vloeimeganika by primêre en sekondêre onderwys betrokke is, so daar kan verwag word dat dit 'n bekende vak vir jou is.

Wat is die vloeimeganika-takke?

Daar is drie takke van vloeimeganika gebaseer op kragte en energie.

Hidrostaties:

Die hidrostatika kan gedefinieer word as vloeistofmeganika wat bestudeer wanneer die vloeistof- of vloeistofelement in rus is. Dit beteken daar is geen vloeistofvloei nie. Daar is geen skuifspannings.

Ons kan 'n voorbeeld neem van rusvloeistof soos 'n dam, dam, ens.

Vloeistofmeganika: Hidro statiese struktuur dam
Hidro statiese struktuur dam

Die dam is 'n baie bekende voorbeeld van hidrostatiese vertakking. In vakansies het jy dalk een of ander bekende dam naby jou besoek.

Kinematika:

Die kinematika is die studie van vloeistofmeganika oor vloeistofbewegings soos translasie, rotasie of vervorming. Onthou-> Daar is geen oorweging van kragte en energie wat op vloeistof (Vloeistof in beweging) inwerk in hierdie studie nie.

Hier vloei die vloeistof so ons kan voorbeeld neem van vloeiende vloeistof in rivier, kanaal ens.

Dynamics:

Die vloeistofdinamika is 'n volledige studie van vloeiende vloeistof. Dit bestudeer snelheid, versnelling, kragte en energie wat op die vloeistof in beweging inwerk.

Hier word die studie van vloeiende vloeistof (Vloeistof in beweging) uitgevoer deur kragte en energie wat daarop inwerk in ag te neem. Die voorbeeld van vloeistofdinamika is brandstofvloei binne die dieselbrandstofinspuiter, vloeistofvloei binne pomp, vloeistofvloei binne turbine, ens.

Vloeistofvloei | Wat is vloeistofvloei?

Wanneer gas of vloeistof beweeg of vloeistof van een punt (bestemming) na 'n ander punt beweeg, kan ons dit vloeistofvloei noem.

Kom ons verstaan ​​in 'n ander woord, die tendens van voortdurende vervorming van vloeistof staan ​​bekend as vloeibaarheid. Die werking van hierdie deurlopende vervorming staan ​​bekend as vloeistofvloei.

Byvoorbeeld vloei van wind, vloei in die rivier, golwe in die see, vloeistofvloei in pypleidings ens.

Klassifikasie van vloeistof

In algemene term, is daar twee tipes vloeistof soos hieronder gegee,

  1. Ideale vloeistof
  2. Regte vloeistof

Wat is die ideale vloeistof?

Eerstens, hou dit in gedagte "daar is geen bestaan ​​van ideale vloeistof in die natuur nie en dit is denkbeeldige vloeistof". In praktiese doel beskou ons water en lug as 'n ideale vloeistof vir baie studies vanweë die laer viskositeit daarvan.

Die water is onsaamdrukbaar, so dit is nader aan 'n ideale vloeistof in vergelyking met lug.

Ideale vloeistof beskik oor die volgende eienskappe,

  • Onkompresseerbaar
  • Nie-viskeus (Inviscid)
  • Geen wrywing (wrywingloos)
  • Geen oppervlakspanning

Die ideale vloeistof het geen viskositeit nie. Dit beteken dat die wrywing nie in die vloeistof bestaan ​​nie. Die ideale vloeistof is ons verbeelding van standaardvloeistof met voortreflike eienskappe. In die natuur is daar altyd wrywingsweerstand wanneer enige beweging ook al bestaan.

Wat is werklike vloeistof?

Die alle vloeistof in die natuur kan as werklik beskou word. Kom ons kyk hoekom?

Dit beskik oor die meeste van die praktiese eienskappe,

  • viskeuse
  • samedrukbare
  • wrywing
  • Oppervlakspanning

Beginsels van vloeistofdinamika

Sommige van die basiese beginsels van vloeistofdinamika word hieronder ingeskryf vir u inligting. Die bestudering van elke beginsel in detail met ons volgende artikels sal jou in diepte van vloeidinamika neem.

  • Bewaring van massa, momentum en energie
  • Newton se wet van viskositeit
  • Beginsels van kontinuïteit
  • Momentumvergelyking en energie
  • Euler se vergelyking
  • Bernoulli se stelling
  • Archimedes se beginsel
  • Pascal se wet
  • Wette van ooreenkomste en model
  • Rayleigh se metode en Buckingham pi-stelling
  • Navier voorraadvergelyking
  • Reynold en Darcy vergelyking

Hierdie beginsels is nuttig aangesien baie van die benaderings en tegnieke van analise gebruik word in vloeimeganika-probleme. Dit sal goed verstaan ​​word as jy werklike probleme met vloeimeganika teëkom.

Vloeistofwerktuigkundige toepassings

Die vloeimeganika-vak omsluit talle toepassings in huishoudelike sowel as industriële. Sommige van die aansoeke word hieronder ingeskryf,

  • Die waterverspreidingskanaalnetwerk en pypleidings in huishoudelike en industriële.
  • Die hidrouliese masjinerie en hidrouliese strukture is ontwerp gebaseer op vloeistofmeganika. Hidrouliese Masjinerie: Turbines, pompe, kleppe, vloeistofkoppelings, aktuators ens.
Dwarssnitaansig van sentrifugale pomp [Beeldkrediet]

Hidrouliese strukture: Kanaal, damme, stuwwalle, oorhoofse tenks ens.

  • Die fundamentele van vloeistofdinamika kan gebruik word om supersoniese vliegtuie, missiele, gasturbine, vuurpylmotors, torpedo, duikboot ens.
  • Die kragsentrales soos hidroëlektriese krag, termiese (stoom) krag, gasturbinekrag gebruik vloeimeganika.
Turbine [Beeldkrediet. Krag mag]
  • Die vloeistofmeganika het groot toepassings in meettoestelle van druk, snelheid en vloeimeting instrumente.

Drukmeting: Bourdon-buisdrukmeter, vakuummeter, manometer ens.

Snelheids- en vloeimeetinstrumente: Pitotbuis, stroommeter, venturimeter, openingmeter, rotameter, ens.

Venturimeter [Beeldkrediet]
  • Sommige van die wetenskaplike vakke soos oseanografie, meteorologie, geologie ens. vereis ook vloeidinamika.
  • Die pneumatika en hidrouliese verskeie vloeistof beheer toestelle
  • Selfs as ons dink dat bloed wat binne die menslike aar vloei, vloeistofdinamika besit

In die natuur is daar soveel prosesse wat deur vloeimeganika en vloeidinamika-wette beheer word. Voorbeeld: Opkoms van grondwater tot bo-op die boom, reënwatersiklus, windvloei en golwe, seegolwe, weerpatrone ens.

Kom ons verstaan ​​'n paar praktiese toepassings van vloeidinamika, wat baie vertroud met jou sal raak.

Jy het dalk jou motorfiets of motor. Jy weet dat lug binne voertuigbande geïnfiltreer word met druk, so dit het drukwette.

Tweedens is die skokbreker gevul met olie wat ruk of skok absorbeer. Die olie sal onder druk kom en kussing aan jou voertuig verskaf. Daar is talle daaglikse toepassings in jou lewe wat heeltemal of gedeeltelik deur vloeimeganika of dinamika beheer word.

Eenhede en afmetings

Aangesien ons vak vloeimeganika is, gaan ons 'n verskeidenheid vloeieienskappe bestudeer; dit is 'n vereiste om 'n stelsel te volg om hierdie eienskappe aan te dui, beide kwalitatief en kwantitatief.

Die kwalitatiewe aspek beskryf om die aard, of tipe, van die eienskappe soos lengte, tyd, spanning, temperatuur, snelheid en druk aan die volgende kant te vind, die kwantitatiewe aspek dui 'n waardemaatstaf van die eienskappe aan.

'n Dimensie kan gedefinieer word as 'n beskrywing van meetbare hoeveelhede of eienskappe van 'n voorwerp soos massa, lengte, temperatuur, druk, tyd, ens.

Die begrip van eenheid kan beskou word as die standaard vir die meting van die dimensie of kwaliteit.

Om die verskil tussen eenhede en afmetings te verstaan, kom ons neem 'n voorbeeld van die afstand tussen Mumbai en Goa.

Die term lengte word gebruik om die kwalitatiewe konsep van fisiese hoeveelheid te beskryf.

Die term eenheid dui die grootte van die afstand tussen Mumbai en Goa in ons voorbeeld aan. Hierdie afstand kan in meter, kilometer of myl uitgedruk word.

Daar is vier fundamentele dimensies wat in die fisiese afmetingsisteem gebruik word. In die SI (standaard internasionale) stelsel is die afmetings massa, lengte, tyd en temperatuur. Kom ons verstaan ​​hoe dit werk?

Internasionale Stelsel (SI). In 1960 het die 11th Algemene Konferensie georganiseer oor Gewigte en Mates, die internasionale organisasie wat verantwoordelik is vir die bestuur van presiese, sistematiese standaarde van metings, het die Internasionale Stelsel van Eenhede behoorlik as die internasionale standaard aanvaar. Hierdie stelsel, algemeen bekend as SI, is wêreldwyd algemeen aanvaar en word algemeen gebruik.

Massa (M)kilogramkg
Lengte (L)Meterm
Tyd (T)tweedes
Temperatuur (K)KelvinK

Dit is die fundamentele eenhede van die SI-stelsel. Ander kan al die eenhede van enige fisiese eienskappe afgelei word op grond van hierdie vier eenhede. Kom ons neem 'n voorbeeld om dit beter te verstaan.

Werk

 Jy het gehoor van werk. Die eenheid van werk is Joule. Nou brei ons sy eenheid uit.

Met ander woorde, dit is 'n energie-oordrag van enige voorwerp wanneer dit van een plek na 'n ander plek beweeg het. Die krag kan positief of negatief wees.

Werk = Krag * Afstand

Die newton (N) is 'n eenheid van krag, en die eenheidsmeter is 'n eenheid van afstand. Dus die eenheid van werk,

Eenheid van werk = Newton* meter =N*m =Joule (J)

Digtheid

Die formule van digtheid word soos hieronder gegee.

Digtheid = massa per eenheid volume

Hier is die eenheid van massa kg, die eenheid van volume is m3.

Die eenheid van digtheid is kg/m3

Die digtheid van water word as 1000 of 997 kg/m beskou3. Die digtheid van lug is 1.225 kg/m3

Dit beteken dat water as standaarddigtheid beskou word en dit is swaarder as baie ander vloeistof. Die lug is aansienlik ligter, en dit is 'n hoogs saamdrukbare vloeistof.

Power

Die definisie van krag word gegee as die vermoë om werk in tydeenheid te verrig. Of ons kan sê werk gedoen per eenheid tyd.

Drywing = Werk gedoen per tydseenheid.

Die eenheid van werk is Joule (J) en die eenheid van tyd is tweede (s).

Die eenheid van drywing word as J/s (Joule/sekonde) afgelei. Die eenheid Joule/sekonde staan ​​oor die algemeen bekend as watt (w).

Vrae en Antwoorde

Wat is tipes vloeistof volgens toestand?

Volgens die staat is daar twee soorte vloeistof.

  1. Liquid
  2. Gas

Gee die naam van vloeimeganika-takke.

  1. Hidrostatika
  2. Vloeistofkinematika
  3. Vloeistofdinamika

Wat is werklike vloeistof?

Dit beskik oor die meeste van die praktiese eienskappe,

  1. viskeuse
  2. samedrukbare
  3. wrywing
  4. Oppervlakspanning

Definieer: Dimensie en eenheid

'n Dimensie kan gedefinieer word as 'n beskrywing van meetbare hoeveelhede of eienskappe van 'n voorwerp soos massa, lengte, temperatuur, druk, tyd, ens.

Die begrip van eenheid kan beskou word as die standaard vir die meting van die dimensie of kwaliteit.

Gee vier fundamentele dimensies van SI (Standard International).

Massa (M)
Lengte (L)
Tyd (T)
Temperatuur (K)

Wat is SI (Standard International) System?

Internasionale Stelsel (SI). In 1960 het die 11th Algemene Konferensie georganiseer oor Gewigte en Mates, die internasionale organisasie wat verantwoordelik is vir die bestuur van presiese, sistematiese standaarde van metings, het die Internasionale Stelsel van Eenhede behoorlik as die internasionale standaard aanvaar.

Kry drie toepassings van vloeimeganika.

  • Ontwerp supersoniese vliegtuie
  • Die waterverspreidingskanaalnetwerk
  • Die pneumatika en hidrouliese verskeie vloeistof beheer toestelle

Wat is die drukmeetinstrumente?

  • Bourdon buis drukmeter
  • Vakuummeter
  • Manometer

Gee enige drie name van vloeimeganiese beginsels.

  • Bernoulli se stelling
  • Rayleigh se metode en Buckingham pi-stelling
  • Archimedes se beginsel

MCQ op artikels

Kies die vloeimeganika-tak; die studie sluit krag en energie in op bewegende vloeistof?

(a) Hidrostatika (b) Vloeistofkinematika         (c) Vloeistofdinamika            (d) Geen

In watter van die volgende vloeimeganika-tak is daar geen skuifspanning of vloeistofbeweging nie?

(a) Hidrostatika               (b) Vloeistofkinematika (c) Vloeistofdinamika (d) Geen

'n Ideale vloeistof staan ​​bekend as die vloeistof wat ________ is

(A) In-saamdrukbaar          (b) Samedrukbaar (c) Viskeus (d) Geen

'n Werklike vloeistof is een wat ________ besit

(a) Onsaamdrukbaar          (b) Viskeus             (c) Onsigbaar (d) Wrywingloos

Watter van die volgende is die basiese beginsel van vloeistofdinamika?

(a) Newton se wet van verkoeling         (b) Newton se wet van viskositeit

(c) Wet van ratkas (d) Stefan-Boltzmann

Watter van die volgende is die hidrouliese masjinerie?

(a) Spiraalrat (b) Krukas  (c) Turbine          (d) boor

Kies die naam van hidrouliese struktuur uit die volgende keuses.

(a) huisbalk (b) Masjienstruktuur     (c) Dam (d) Geen

Watter van die volgende is 'n vloeimeettoestel?

(a) Rotameter   (b) Bourdon-buismeter (c) Manometer (d) Geen

Wat is die eenheid van krag?

(a) J/s    (b) J (c) Nm (d) K

Wat is die eenheid van die digtheid?

(a) kg (b) m/s (c) kg/m3 (d) m2

Gevolgtrekking

Hierdie artikel is nuttig om die basiese kennis oor vloeimeganika fundamenteel te kry. Die artikel bevat 'n begrip van sommige basiese terme soos hidrostatika, vloeistofkinematika en vloeistofdinamika. Die lys van verskeie vloeimeganika-beginsels en toepassings word verskaf om 'n idee te kry oor vak- en toekomstige leeronderwerpe. Laastens word die dimensie- en eenheiddefinisies gegee met gedetailleerde voorbeelde.

Hierdie artikel leer jou om toepassings van vloeimeganika in jou daaglikse lewe te visualiseer en te onthou. Jy moet saamwerk met toepassings met vloeiwerktuigkundige beginsels.

Meer onderwerp wat verband hou met vloeimeganika, asseblief kliek hier.

Deepakkumar Jani

Ek is Deepak Kumar Jani, besig met PhD in meganiese-hernubare energie. Ek het vyf jaar onderrig en twee jaar navorsingservaring. My vakgebied van belangstelling is termiese ingenieurswese, motoringenieurswese, Meganiese meting, Ingenieurstekeninge, Vloeistofmeganika, ens. Ek het 'n patent ingedien op "Verbastering van groen energie vir kragproduksie". Ek het 17 navorsingsartikels en twee boeke gepubliseer. Ek is bly om deel te wees van Lambdageeks en wil graag van my kundigheid op 'n simplistiese wyse aan die lesers voorhou. Behalwe vir akademie en navorsing hou ek daarvan om in die natuur rond te dwaal, die natuur vas te vang en bewusmaking oor die natuur by mense te skep. Kom ons koppel deur LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/jani-deepak-b0558748/. Verwys ook my YouTube-kanaal oor “Uitnodiging van die natuur”

Onlangse plasings