Dynamický tlak - Dynamic pressure

Tento článek je hlavní část nedostatečně shrnout klíčové body jeho obsahu. Zvažte prosím rozšíření potenciálního zákazníka na poskytnout přístupný přehled všech důležitých aspektů článku. (Prosince 2009)

V nestlačitelném dynamika tekutin dynamický tlak (označeno ${displaystyle q}$nebo Q, a někdy volal rychlostní tlak) je množství definované:^[1]

${displaystyle q = {frac {1} {2}} ho, u ^ {2}}$

kde (pomocí SI Jednotky):

${displaystyle q ,;}$	dynamický tlak v pascaly,
${displaystyle ho,;}$	tekutina hustota hmoty (např. v kg / m3, v SI jednotky ),
${displaystyle u ,;}$	rychlost proudění v m / s.

Lze jej považovat za kinetickou energii tekutiny na jednotku objemu.

Pro nestlačitelný průtok je dynamický tlak kapaliny rozdílem mezi jejím celkovým tlakem a statickým tlakem. Z Bernoulliho zákona je dynamický tlak dán

${displaystyle p_ {0} -p_ {ext {s}} = {frac {1} {2}} ho, u ^ {2}}$

kde ${displaystyle p_ {0}}$ a ${displaystyle p_ {ext {s}}}$ jsou celkové a statické tlaky.

Fyzický význam

Dynamický tlak je Kinetická energie na jednotku objemu tekutiny. Dynamický tlak je ve skutečnosti jednou z podmínek Bernoulliho rovnice, které lze odvodit z uchování energie pro tekutinu v pohybu. Ve zjednodušených případech se dynamický tlak rovná rozdílu mezi stagnační tlak a statický tlak.^[1]

Dalším důležitým aspektem dynamického tlaku je, že, jako rozměrová analýza ukazuje, aerodynamický stres (tj. stres v konstrukci vystavené aerodynamickým silám), které zažívá letadlo letící rychlostí ${displaystyle v}$ je úměrná hustotě vzduchu a druhé mocnině ${displaystyle v}$, tj. úměrné ${displaystyle q}$. Proto při pohledu na variaci ${displaystyle q}$ během letu je možné určit, jak se bude napětí měnit, a zejména kdy dosáhne své maximální hodnoty. Bod maximálního aerodynamického zatížení se často označuje jako max a je kritickým parametrem v mnoha aplikacích, jako jsou nosné rakety.

Použití

Proudění vzduchu a Venturiho metr, zobrazující sloupy spojené ve tvaru U (a manometr ) a částečně naplněné vodou. Měřič je „odečten“ jako tlaková diferenční výška v cm nebo palcích vody a odpovídá rozdílu v rychlostní hlava.

Dynamický tlak spolu s statický tlak a tlak v důsledku nadmořské výšky se používá v Bernoulliho princip jako energetická bilance na uzavřený systém. Tyto tři termíny se používají k definování stavu uzavřeného systému nestlačitelný kapalina s konstantní hustotou.

Když se dynamický tlak dělí součinem hustoty kapaliny a gravitační zrychlení, g, výsledek se nazývá rychlostní hlava, který se používá v rovnicích hlavy, jako se používá pro tlaková hlava a hydraulická hlava. V Venturiho průtokoměru je tlaková diferenční hlava lze použít k výpočtu diferenciální rychlostní hlava, které jsou ekvivalentní na vedlejším obrázku. Alternativa k rychlostní hlava je dynamická hlava.

Stlačitelný průtok

Mnoho autorů definuje dynamický tlak pouze pro nestlačitelné toky. (U stlačitelných toků tito autoři používají koncept nárazový tlak.) Definice dynamický tlak lze rozšířit o stlačitelné toky.^[2][3]

Pokud lze dotyčnou tekutinu považovat za ideální plyn (což je obecně případ vzduchu), lze dynamický tlak vyjádřit jako funkci tlaku kapaliny a Machovo číslo.

Definice rychlost zvuku ${displaystyle a}$ a Machova čísla ${displaystyle M}$:^[4]

${displaystyle a = {sqrt {gamma P over ho}}}$   a   ${displaystyle M = {frac {u} {a}},}$

a také ${extstyle q = {frac {1} {2}} ho, u ^ {2}}$, lze dynamický tlak přepsat jako:^[5]

${displaystyle q = M ^ {2} {frac {1} {2}}, gama, p ,,}$

kde:

${displaystyle p,}$	(statický) tlak plynu (vyjádřený v pascaly, v SI systém )
${displaystyle ho = mn ,;}$	hustota hmoty (v kg / m3) je vždy produkt mezi hustota čísel a průměr plynu molekulová hmotnost
${displaystyle M ,;}$	Machovo číslo (bezrozměrný),
${displaystyle gamma,;}$	poměr konkrétních ohřevů (bezrozměrný; 1,4 pro vzduch na úrovni hladiny moře),
${displaystyle u ,;}$	rychlost proudění v m / s,
${displaystyle a ,;}$	rychlost zvuku v m / s

Viz také

• Tlak
• Tlaková hlava
• Hydraulická hlava
• Celková dynamická hlava
• Táhnout, výtah a koeficienty pitching momentu
• Derivace Bernoulliho rovnice

Reference

• L. J. Clancy (1975), Aerodynamika, Pitman Publishing Limited, Londýn. ISBN  0-273-01120-0
• Houghton, E.L. a Carpenter, P.W. (1993), Aerodynamika pro studenty inženýrství, Butterworth a Heinemann, Oxford UK. ISBN  0-340-54847-9
• Liepmann, Hans Wolfgang; Roshko, Anatol (1993), Prvky dynamiky plynuPublikace Courier Dover, ISBN  0-486-41963-0

Poznámky

externí odkazy

• Definice dynamického tlaku na Svět vědy Erica Weissteina