head_emailsales@tkflow.com
Har du et spørsmål? Ring oss: 0086-13817768896

Det grunnleggende konseptet med fluidbevegelse – Hva er prinsippene for fluiddynamikk?

Introduksjon

I forrige kapittel ble det vist at eksakte matematiske situasjoner for kreftene som utøves av fluider i ro lett kunne oppnås. Dette er fordi i hydrostatisk bare enkle trykkkrefter er involvert. Når en fluid i bevegelse vurderes, blir analyseproblemet mye vanskeligere med en gang. Ikke bare må partikkelhastighetens størrelse og retning tas i betraktning, men det er også den komplekse påvirkningen av viskositet som forårsaker en skjær- eller friksjonsspenning mellom de bevegelige fluidpartiklene og ved de inneholdende grensene. Den relative bevegelsen som er mulig mellom forskjellige elementer i fluidlegemet, fører til at trykk og skjærspenning varierer betydelig fra ett punkt til et annet i henhold til strømningsforholdene. På grunn av kompleksiteten knyttet til strømningsfenomenet, er en presis matematisk analyse bare mulig i noen få, og fra et ingeniørsynspunkt, noen upraktiske, tilfeller. Det er derfor nødvendig å løse strømningsproblemer enten ved eksperimentering eller ved å gjøre visse forenklede antagelser som er tilstrekkelige til å oppnå en teoretisk løsning. De to tilnærmingene utelukker ikke hverandre, siden de grunnleggende mekanikklovene alltid er gyldige og muliggjør delvis teoretiske metoder i flere viktige tilfeller. Det er også viktig å fastslå eksperimentelt omfanget av avviket fra de virkelige forholdene som følge av en forenklet analyse.

Den vanligste forenklende antagelsen er at væsken er ideell eller perfekt, og dermed eliminerer de kompliserende viskøse effektene. Dette er grunnlaget for klassisk hydrodynamikk, en gren av anvendt matematikk som har fått oppmerksomhet fra så fremtredende forskere som Stokes, Rayleigh, Rankine, Kelvin og Lamb. Det er alvorlige iboende begrensninger i den klassiske teorien, men siden vann har en relativt lav viskositet, oppfører det seg som en reell væske i mange situasjoner. Av denne grunn kan klassisk hydrodynamikk betraktes som en svært verdifull bakgrunn for studiet av egenskapene til væskebevegelse. Dette kapittelet omhandler den grunnleggende dynamikken i væskebevegelse og fungerer som en grunnleggende introduksjon til påfølgende kapitler som omhandler de mer spesifikke problemene som oppstår i hydraulikk i anleggsteknikk. De tre viktige grunnleggende ligningene for væskebevegelse, nemlig kontinuitets-, Bernoulli- og momentumligningene, utledes, og deres betydning forklares. Senere vurderes begrensningene i den klassiske teorien, og oppførselen til en reell væske beskrives. En inkompressibel væske antas gjennomgående.

Typer av strømning

De ulike typene væskebevegelse kan klassifiseres som følger:

1. Turbulent og laminær

2. Rotasjonsmessig og irrotasjonsmessig

3. Stødig og ustabil

4. Ensartet og ikke-ensartet.

Nedsenkbar kloakkpumpe

MVS-serien aksialpumper AVS-serien blandede pumper (vertikal aksialpumpe og blandede nedsenkbare avløpspumper) er moderne produkter som er vellykket utviklet ved å ta i bruk utenlandsk moderne teknologi. De nye pumpenes kapasitet er 20 % større enn de gamle. Effektiviteten er 3–5 % høyere enn de gamle.

asd (1)

Turbulent og laminær strømning.

Disse begrepene beskriver strømmens fysiske natur.

I turbulent strømning er progresjonen av væskepartiklene uregelmessig, og det er en tilsynelatende tilfeldig posisjonsutveksling. Individuelle partikler er utsatt for fluktuerende tverrhastigheter, slik at bevegelsen er virvlende og sinuøs snarere enn rettlinjet. Hvis fargestoff injiseres på et bestemt punkt, vil det raskt diffundere gjennom strømningsstrømmen. I tilfelle turbulent strømning i et rør, for eksempel, vil en øyeblikkelig registrering av hastigheten i en seksjon avsløre en omtrentlig fordeling som vist i figur 1(a). Den stabile hastigheten, slik den ville blitt registrert av vanlige måleinstrumenter, er angitt med stiplet omriss, og det er tydelig at turbulent strømning er karakterisert av en ustabil fluktuerende hastighet lagt oppå et tidsmessig stabilt middel.

asd (2)

Figur 1(a) Turbulent strømning

asd (3)

Figur 1(b) Laminær strømning

I laminær strømning beveger alle væskepartiklene seg langs parallelle baner, og det er ingen tverrgående hastighetskomponent. Den ordnede progresjonen er slik at hver partikkel følger nøyaktig banen til partikkelen som går foran den uten avvik. Dermed vil et tynt fargestofffilament forbli som sådan uten diffusjon. Det er en mye større tverrgående hastighetsgradient i laminær strømning (fig. 1b) enn i turbulent strømning. For eksempel, for et rør, er forholdet mellom middelhastigheten V og maksimalhastigheten V max 0,5 med turbulent strømning og 0,05 med laminær strømning.

Laminær strømning er assosiert med lave hastigheter og viskøse, trege væsker. I rørlednings- og åpenkanalhydraulikk er hastighetene nesten alltid tilstrekkelig høye til å sikre turbudent strømning, selv om et tynt laminært lag vedvarer i nærheten av en solid grense. Lovene for laminær strømning er fullt ut forstått, og for enkle grensebetingelser kan hastighetsfordelingen analyseres matematisk. På grunn av sin uregelmessige pulserende natur har turbulent strømning trosset streng matematisk behandling, og for løsning av praktiske problemer er det nødvendig å i stor grad stole på empiriske eller semiempiriske sammenhenger.

asd (4)

Vertikal turbinbrannpumpe

Modellnr.: XBC-VTP

XBC-VTP-serien vertikale langakslede brannslokkingspumper er en serie entrinns, flertrinns diffusorpumper, produsert i samsvar med den nyeste nasjonale standarden GB6245-2006. Vi har også forbedret designet med referanse til standarden fra United States Fire Protection Association. Den brukes hovedsakelig til brannvannsforsyning innen petrokjemisk industri, naturgass, kraftverk, bomullstekstil, kai, luftfart, lager, høyhus og andre industrier. Den kan også brukes til skip, sjøtanker, brannskip og andre forsyningsanlegg.

Rotasjons- og irrotasjonsstrømning.

Strømningen sies å være roterende hvis hver fluidpartikkel har en vinkelhastighet rundt sitt eget massesenter.

Figur 2a viser en typisk hastighetsfordeling assosiert med turbulent strømning forbi en rett grense. På grunn av den ikke-uniforme hastighetsfordelingen, lider en partikkel med sine to akser opprinnelig vinkelrette av deformasjon med en liten grad av rotasjon. I figur 2a viser strømning i en sirkulær

Banen er avbildet, med hastigheten direkte proporsjonal med radiusen. Partikkelens to akser roterer i samme retning slik at strømmen igjen er roterende.

asd (5)

Figur 2(a) Rotasjonsstrømning

For at strømningen skal være irrotasjonell, må hastighetsfordelingen ved siden av den rette grensen være jevn (fig. 2b). Ved strømning i en sirkulær bane kan det vises at irrotasjonell strømning bare vil forekomme forutsatt at hastigheten er omvendt proporsjonal med radiusen. Ved første øyekast på figur 3 virker dette feilaktig, men en nærmere undersøkelse viser at de to aksene roterer i motsatte retninger, slik at det er en kompenserende effekt som produserer en gjennomsnittlig orientering av aksene som er uendret fra starttilstanden.

asd (6)

Fig. 2(b) Irrotasjonsstrømning

Fordi alle væsker har viskositet, er den lave viskositeten til en ekte væske aldri virkelig irrotasjon, og laminær strømning er selvfølgelig svært rotasjonsmessig. Dermed er irrotasjonsstrømning en hypotetisk tilstand som kun ville vært av akademisk interesse hvis det ikke var for det faktum at i mange tilfeller av turbulent strømning er rotasjonsegenskapene så ubetydelige at de kan neglisjeres. Dette er praktisk fordi det er mulig å analysere irrotasjonsstrømning ved hjelp av de matematiske konseptene i klassisk hydrodynamikk som er referert til tidligere.

Sentrifugal sjøvannsdestinasjonspumpe

Modellnr.: ASN ASNV

Modell ASN- og ASNV-pumper er en-trinns sentrifugalpumper med dobbelt sugeeffekt og delt spiralhus, som brukes til væsketransport for vannverk, sirkulasjon av klimaanlegg, bygninger, vanning, dreneringspumpestasjoner, kraftverk, industrielle vannforsyningssystemer, brannslokkingssystemer, skip, bygninger og så videre.

asd (7)

Jevn og ujevn flyt.

Strømningen sies å være stabil når forholdene på et hvilket som helst punkt er konstante med hensyn til tid. En streng tolkning av denne definisjonen ville føre til konklusjonen at turbulent strømning aldri var helt stabil. For dette formålet er det imidlertid praktisk å betrakte den generelle væskebevegelsen som kriteriet og de uberegnelige svingningene knyttet til turbulensen som bare en sekundær påvirkning. Et åpenbart eksempel på stabil strømning er en konstant utslipp i en rørledning eller åpen kanal.

Som en følge av dette følger det at strømningen er ustabil når forholdene varierer over tid. Et eksempel på ustabil strømning er en varierende utslipp i en rørledning eller åpen kanal; dette er vanligvis et forbigående fenomen som følger etter, eller etterfølges av, en jevn utslipp. Andre kjente

Eksempler av mer periodisk natur er bølgebevegelse og den sykliske bevegelsen av store vannmasser i tidevannsstrøm.

De fleste praktiske problemene innen hydraulikk dreier seg om stabil strømning. Dette er heldig, siden tidsvariabelen i ustabil strømning kompliserer analysen betydelig. Følgelig vil vurderingen av ustabil strømning i dette kapittelet begrenses til noen få relativt enkle tilfeller. Det er imidlertid viktig å huske på at flere vanlige tilfeller av ustabil strømning kan reduseres til stabil tilstand i kraft av prinsippet om relativ bevegelse.

Dermed kan et problem som involverer et fartøy som beveger seg gjennom stille vann omformuleres slik at fartøyet står i ro og vannet er i bevegelse; det eneste kriteriet for likhet i væskeoppførsel er at den relative hastigheten skal være den samme. Igjen kan bølgebevegelse på dypt vann reduseres til

steady state ved å anta at en observatør beveger seg med bølgene med samme hastighet.

asd (8)

Vertikal turbinpumpe

Vertikal turbin flertrinns sentrifugal inline-aksel dreneringspumpe for dieselmotor Denne typen vertikal dreneringspumpe brukes hovedsakelig til å pumpe korrosjonsfri, temperatur under 60 °C, suspendert faststoff (ikke inkludert fiber, grus) med et innhold på mindre enn 150 mg/L i kloakk eller avløpsvann. VTP-type vertikal dreneringspumpe er en del av VTP-type vertikale vannpumper, og basert på økningen og kraven, settes røroljen som smøres med vann. Kan røyke ved temperaturer under 60 °C for å inneholde et visst fast korninnhold (som skrapjern og fin sand, kull, etc.) i kloakk eller avløpsvann.

Jevn og ikke-jevn strømning.

Strømningen sies å være jevn når det ikke er noen variasjon i størrelsen og retningen til hastighetsvektoren fra ett punkt til et annet langs strømningsbanen. For å overholde denne definisjonen må både strømningsarealet og hastigheten være den samme i hvert tverrsnitt. Ikke-jevn strømning oppstår når hastighetsvektoren varierer med stedet, et typisk eksempel er strømning mellom konvergerende eller divergerende grenser.

Begge disse alternative strømningsbetingelsene er vanlige i hydraulikk med åpne kanaler, men strengt tatt, siden jevn strømning alltid tilnærmes asymptotisk, er det en ideell tilstand som bare tilnærmes og aldri faktisk oppnås. Det bør bemerkes at betingelsene er relatert til rom snarere enn tid, og derfor er de i tilfeller med lukket strømning (f.eks. rør under trykk) ganske uavhengige av strømningens stabile eller ustabile natur.


Publisert: 29. mars 2024