Apa itu aliran udara dan apa konsep dasar yang terkait dengannya

2024 Pengarang: Henry Conors | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-02-12 08:53

Ketika mempertimbangkan udara sebagai kombinasi dari sejumlah besar molekul, itu bisa disebut medium kontinu. Di dalamnya, partikel individu dapat bersentuhan satu sama lain. Representasi ini memungkinkan untuk secara signifikan menyederhanakan metode mempelajari udara. Dalam aerodinamika, ada yang namanya reversibilitas gerak, yang banyak digunakan dalam bidang eksperimen untuk terowongan angin dan dalam studi teoritis menggunakan konsep aliran udara.

Konsep penting aerodinamika

Menurut prinsip reversibilitas gerak, alih-alih mempertimbangkan gerakan benda dalam media yang diam, kita dapat mempertimbangkan arah media dalam kaitannya dengan benda yang tidak bergerak.

Kecepatan aliran tak terganggu yang datang dalam gerakan mundur sama dengan kecepatan benda itu sendiri di udara diam.

Untuk benda yang bergerak di udara diam, gaya aerodinamis akan sama dengan benda yang diam(statis) tubuh mengalami aliran udara. Aturan ini bekerja asalkan kecepatan tubuh dalam kaitannya dengan udara adalah sama.

Apa itu aliran udara dan apa konsep dasarnya

Ada berbagai metode untuk mempelajari pergerakan partikel gas atau cair. Di salah satunya, arus diselidiki. Dengan metode ini, gerakan partikel individu harus dipertimbangkan pada titik waktu tertentu pada titik tertentu dalam ruang. Pergerakan terarah partikel yang bergerak secara acak adalah aliran udara (konsep yang banyak digunakan dalam aerodinamika).

Pergerakan aliran udara akan dianggap stabil jika pada setiap titik di ruang yang ditempatinya, kerapatan, tekanan, arah, dan besaran kecepatannya tetap tidak berubah dari waktu ke waktu. Jika parameter ini berubah, maka pergerakannya dianggap goyah.

Garis arus didefinisikan sebagai berikut: garis singgung di setiap titiknya bertepatan dengan vektor kecepatan di titik yang sama. Totalitas arus-arus semacam itu membentuk pancaran dasar. Itu tertutup dalam tabung. Setiap tetesan individu dapat diisolasi dan disajikan sebagai mengalir secara terpisah dari massa udara total.

Ketika aliran udara dibagi menjadi beberapa aliran, Anda dapat memvisualisasikan aliran kompleksnya di ruang angkasa. Hukum dasar gerak dapat diterapkan pada setiap jet individu. Ini tentang konservasi massa dan energi. Dengan menggunakan persamaan hukum ini, seseorang dapat melakukan analisis fisik dari interaksi udara dan benda padat.

Kecepatan dan jenis gerakan

Mengenai sifat alirannya, aliran udaranya turbulen dan laminar. Ketika aliran udara bergerak dalam arah yang sama dan sejajar satu sama lain, ini adalah aliran laminar. Jika kecepatan partikel udara meningkat, maka mereka mulai memiliki, selain translasi, kecepatan lain yang berubah dengan cepat. Aliran partikel tegak lurus terhadap arah gerak translasi terbentuk. Ini adalah aliran yang kacau - turbulen.

Rumus untuk mengukur aliran udara mencakup tekanan, yang ditentukan dalam banyak cara.

Kecepatan aliran tak termampatkan ditentukan dengan menggunakan ketergantungan perbedaan antara tekanan total dan tekanan statis dalam kaitannya dengan densitas massa udara (persamaan Bernoulli): v=√2(p ₀-p)/p

Rumus ini bekerja untuk aliran hingga 70 m/s.

Kerapatan udara ditentukan oleh nomogram tekanan dan suhu.

Tekanan biasanya diukur dengan manometer cair.

Laju aliran udara tidak akan konstan sepanjang pipa. Jika tekanan berkurang dan volume udara meningkat, maka itu terus meningkat, berkontribusi pada peningkatan kecepatan partikel material. Jika kecepatan aliran lebih besar dari 5 m/s, maka kebisingan tambahan dapat terjadi di katup, belokan persegi panjang, dan kisi-kisi perangkat yang dilaluinya.

Indikator energi

Rumus yang menentukan kekuatanaliran udara (bebas), adalah sebagai berikut: N=0,5SrV³ (W). Dalam ungkapan ini, N adalah kekuatan, r adalah kerapatan udara, S adalah luas roda angin yang dipengaruhi oleh aliran (m²) dan V adalah kecepatan angin (m/s).

Dari rumus, dapat dilihat bahwa daya keluaran meningkat sebanding dengan pangkat tiga laju aliran udara. Jadi, ketika kecepatan meningkat 2 kali, maka daya meningkat 8 kali. Oleh karena itu, pada laju aliran rendah akan ada sedikit energi.

Semua energi dari aliran, yang menciptakan, misalnya, angin, tidak dapat diekstraksi. Faktanya adalah jalan melalui roda angin di antara bilah tidak terhalang.

Aliran udara, seperti benda bergerak lainnya, memiliki energi gerak. Ia memiliki sejumlah energi kinetik, yang ketika berubah menjadi energi mekanik.

Faktor yang mempengaruhi volume aliran udara

Jumlah udara maksimum yang dapat ditampung tergantung pada banyak faktor. Ini adalah parameter perangkat itu sendiri dan ruang di sekitarnya. Misalnya, jika kita berbicara tentang AC, maka aliran udara maksimum yang didinginkan oleh peralatan dalam satu menit sangat tergantung pada ukuran ruangan dan karakteristik teknis perangkat. Dengan area yang luas, semuanya berbeda. Untuk mendinginkannya, diperlukan aliran udara yang lebih intensif.

Pada kipas, diameter, kecepatan putaran dan ukuran bilah, kecepatan putaran, bahan yang digunakan dalam pembuatannya adalah penting.

BDi alam, kita mengamati fenomena seperti tornado, topan, dan tornado. Ini semua adalah pergerakan udara, yang diketahui mengandung molekul nitrogen, oksigen, karbon dioksida, serta air, hidrogen, dan gas lainnya. Ini juga aliran udara yang mematuhi hukum aerodinamika. Misalnya, ketika pusaran terbentuk, kita mendengar suara mesin jet.