e-pošta_zaglavljasales@tkflow.com
Imate pitanje? Nazovite nas: 0086-13817768896

Osnovni koncept gibanja fluida – Koji su principi dinamike fluida

Uvod

U prethodnom poglavlju pokazano je da se točne matematičke situacije za sile koje djeluju fluidi u mirovanju mogu lako dobiti. To je zato što su u hidrostatici uključene samo jednostavne sile tlaka. Kada se razmatra fluid u gibanju, problem analize odmah postaje mnogo teži. Ne samo da se moraju uzeti u obzir veličina i smjer brzine čestica, već postoji i složen utjecaj viskoznosti koji uzrokuje smično ili trenje između čestica fluida u pokretu i na granicama koje ih sadrže. Relativno gibanje koje je moguće između različitih elemenata fluidnog tijela uzrokuje da se tlak i smično naprezanje znatno razlikuju od jedne točke do druge, ovisno o uvjetima toka. Zbog složenosti povezane s fenomenom toka, precizna matematička analiza moguća je samo u nekoliko, a s inženjerskog gledišta i nekih nepraktičnih slučajeva. Stoga je potrebno rješavati probleme toka ili eksperimentiranjem ili postavljanjem određenih pojednostavljujućih pretpostavki dovoljnih za dobivanje teorijskog rješenja. Dva pristupa se međusobno ne isključuju, budući da su temeljni zakoni mehanike uvijek valjani i omogućuju primjenu djelomično teorijskih metoda u nekoliko važnih slučajeva. Također je važno eksperimentalno utvrditi opseg odstupanja od stvarnih uvjeta kao rezultat pojednostavljene analize.

Najčešća pojednostavljujuća pretpostavka je da je fluid idealan ili savršen, čime se eliminiraju komplicirani viskozni efekti. To je osnova klasične hidrodinamike, grane primijenjene matematike koja je privukla pozornost eminentnih znanstvenika poput Stokesa, Rayleigha, Rankinea, Kelvina i Lamba. Postoje ozbiljna inherentna ograničenja u klasičnoj teoriji, ali budući da voda ima relativno nisku viskoznost, ponaša se kao stvarni fluid u mnogim situacijama. Iz tog razloga, klasična hidrodinamika može se smatrati najvrjednijom pozadinom za proučavanje karakteristika gibanja fluida. Ovo poglavlje bavi se temeljnom dinamikom gibanja fluida i služi kao osnovni uvod u sljedeća poglavlja koja se bave specifičnijim problemima koji se susreću u građevinskoj hidraulici. Izvedene su tri važne osnovne jednadžbe gibanja fluida, naime, jednadžba kontinuiteta, Bernoullijeva i jednadžba gibanja, te je objašnjen njihov značaj. Kasnije se razmatraju ograničenja klasične teorije i opisuje ponašanje stvarnog fluida. Pretpostavlja se nestlačivi fluid.

Vrste toka

Različite vrste gibanja fluida mogu se klasificirati na sljedeći način:

1. Turbulentno i laminarno

2. Rotacijski i irotacijski

3. Stabilan i nestabilan

4. Ujednačene i neujednačene.

Potopna pumpa za otpadne vode

Aksijalne pumpe serije MVS AVS pumpe miješanog protoka (vertikalne aksijalne i miješane potopne pumpe za otpadne vode) su moderne proizvodnje uspješno dizajnirane primjenom strane moderne tehnologije. Kapacitet novih pumpi je 20% veći od starih. Učinkovitost je 3~5% veća od starih.

asd (1)

Turbulentno i laminarno strujanje.

Ovi pojmovi opisuju fizičku prirodu toka.

U turbulentnom toku, kretanje čestica fluida je nepravilno i postoji naizgled nasumična izmjena položaja. Pojedinačne čestice podložne su fluktuirajućim transverzalnim brzinama tako da je gibanje vrtložno i vijugavo, a ne pravocrtno. Ako se boja ubrizga u određenoj točki, ona će se brzo proširiti kroz tok. U slučaju turbulentnog toka u cijevi, na primjer, trenutno snimanje brzine na presjeku otkrilo bi približnu raspodjelu kao što je prikazano na slici 1(a). Stacionarna brzina, kakvu bi zabilježili normalni mjerni instrumenti, prikazana je isprekidanim obrisom i očito je da turbulentni tok karakterizira nestacionarna fluktuirajuća brzina superponirana na vremenski stacionarnu srednju vrijednost.

asd (2)

Sl. 1(a) Turbulentni tok

asd (3)

Sl. 1(b) Laminarni tok

U laminarnom toku sve čestice fluida kreću se paralelnim putovima i nema transverzalne komponente brzine. Uređeno kretanje je takvo da svaka čestica slijedi točno put čestice koja joj prethodi bez ikakvog odstupanja. Stoga će tanka nit boje ostati takva bez difuzije. U laminarnom toku postoji mnogo veći transverzalni gradijent brzine (slika 1b) nego u turbulentnom toku. Na primjer, za cijev je omjer srednje brzine V i maksimalne brzine V max iznosi 0,5 kod turbulentnog toka i 0,05 kod laminarnog toka.

Laminarni tok povezan je s malim brzinama i viskoznim sporim tekućinama. U cjevovodima i hidraulici otvorenih kanala, brzine su gotovo uvijek dovoljno visoke da osiguraju turbulentni tok, iako tanki laminarni sloj ostaje u blizini čvrste granice. Zakoni laminarnog toka su u potpunosti shvaćeni, a za jednostavne rubne uvjete raspodjela brzine može se matematički analizirati. Zbog svoje nepravilne pulsirajuće prirode, turbulentni tok prkosi rigoroznoj matematičkoj obradi, a za rješavanje praktičnih problema potrebno je uvelike se oslanjati na empirijske ili semiempirijske odnose.

asd (4)

Vertikalna turbinska vatrogasna pumpa

Broj modela: XBC-VTP

Vertikalne protupožarne pumpe s dugom osovinom serije XBC-VTP su serija jednostupanjskih i višestupanjskih difuzijskih pumpi, proizvedenih u skladu s najnovijim nacionalnim standardom GB6245-2006. Također smo poboljšali dizajn s referencom na standard Udruženja za zaštitu od požara Sjedinjenih Država. Uglavnom se koriste za opskrbu vodom za gašenje požara u petrokemijskoj, plinskoj, elektranama, pamučno-tekstilnoj, pristanišnoj, zrakoplovnoj, skladišnoj, visokogradnji i drugim industrijama. Također se mogu primijeniti na brodove, morske tankove, protupožarne brodove i druge prilike opskrbe.

Rotacijski i irotacijski tok.

Kaže se da je tok fluida rotacijski ako svaka čestica fluida ima kutnu brzinu oko vlastitog središta mase.

Slika 2a prikazuje tipičnu raspodjelu brzine povezanu s turbulentnim tokom pored ravne granice. Zbog neujednačene raspodjele brzine, čestica čije su dvije osi izvorno okomite trpi deformaciju s malim stupnjem rotacije. Na slici 2a, tok u kružnom

prikazana je putanja, s brzinom izravno proporcionalnom radijusu. Dvije osi čestice okreću se u istom smjeru tako da je tok ponovno rotacijski.

asd (5)

Sl. 2(a) Rotacijski tok

Da bi tok bio irotacijski, raspodjela brzine uz ravnu granicu mora biti jednolika (slika 2b). U slučaju toka u kružnoj putanji, može se pokazati da će irotacijski tok postojati samo pod uvjetom da je brzina obrnuto proporcionalna radijusu. Na prvi pogled na sliku 3, to se čini pogrešnim, ali detaljnijim pregledom otkriva se da se dvije osi okreću u suprotnim smjerovima tako da postoji kompenzacijski učinak koji stvara prosječnu orijentaciju osi koja je nepromijenjena u odnosu na početno stanje.

asd (6)

Sl. 2(b) Irotacijski tok

Budući da svi fluidi posjeduju viskoznost, stanje stvarnog fluida nikada nije prava irotacija, a laminarni tok je naravno vrlo rotacijski. Stoga je irotacijski tok hipotetski uvjet koji bi bio od akademskog interesa samo da nije činjenice da su u mnogim slučajevima turbulentnog toka rotacijske karakteristike toliko beznačajne da se mogu zanemariti. To je zgodno jer je moguće analizirati irotacijski tok pomoću matematičkih koncepata klasične hidrodinamike spomenutih ranije.

Centrifugalna pumpa za morsku vodu

Broj modela: ASN ASNV

Modeli ASN i ASNV pumpi su jednostupanjske centrifugalne pumpe s dvostrukim usisom i razdvojenim spiralnim kućištem koje se koriste za transport tekućina u vodovodnim sustavima, cirkulaciji klimatizacije, zgradama, navodnjavanju, crpnim stanicama za odvodnju, elektranama, industrijskim sustavima vodoopskrbe, protupožarnim sustavima, brodovima, zgradama i tako dalje.

asd (7)

Stabilan i nestabilan tok.

Kaže se da je tok stacionaran kada su uvjeti u bilo kojoj točki konstantni s obzirom na vrijeme. Strogo tumačenje ove definicije dovelo bi do zaključka da turbulentni tok nikada nije bio uistinu stacionaran. Međutim, za sadašnju svrhu prikladno je opće kretanje fluida smatrati kriterijem, a nepravilne fluktuacije povezane s turbulencijom samo sekundarnim utjecajem. Očiti primjer stacionarnog toka je konstantno ispuštanje u kanalu ili otvorenom kanalu.

Kao posljedica toga slijedi da je tok nestacionaran kada se uvjeti mijenjaju s obzirom na vrijeme. Primjer nestacionarnog toka je promjenjivo pražnjenje u cjevovodu ili otvorenom kanalu; to je obično prolazna pojava koja slijedi nakon ili nakon stacionarnog pražnjenja. Drugi poznati

Primjeri periodičnije prirode su gibanje valova i cikličko kretanje velikih vodenih površina u plimnom toku.

Većina praktičnih problema u hidraulici vezana je uz ustaljeni tok. To je sreća, budući da vremenska varijabla u nestacionarnom toku znatno komplicira analizu. Sukladno tome, u ovom poglavlju razmatranje nestacionarnog toka bit će ograničeno na nekoliko relativno jednostavnih slučajeva. Međutim, važno je imati na umu da se nekoliko uobičajenih slučajeva nestacionarnog toka može svesti na ustaljeno stanje na temelju principa relativnog gibanja.

Dakle, problem koji uključuje plovilo koje se kreće kroz mirnu vodu može se preformulirati tako da je plovilo nepomično, a voda u pokretu; jedini kriterij za sličnost ponašanja fluida je da relativna brzina bude ista. Ponovno, gibanje valova u dubokoj vodi može se svesti na

stacionarno stanje pretpostavljajući da se promatrač kreće s valovima istom brzinom.

asd (8)

Vertikalna turbinska pumpa

Vertikalna turbinska višestupanjska centrifugalna linijska pumpa za odvod vode s dizelskim motorom Ova vrsta vertikalne drenažne pumpe uglavnom se koristi za pumpanje kanalizacijskih ili otpadnih voda bez korozije, na temperaturi manjoj od 60 °C, sa sadržajem suspendiranih tvari (ne uključujući vlakna i zrna) manjim od 150 mg/L. Vertikalna drenažna pumpa tipa VTP spada u vertikalne vodene pumpe tipa VTP, a na temelju povećanja i ovratnika, podmazivanje cijevi uljem se vrši vodom. Može dimiti na temperaturi ispod 60 °C, slati da sadrži određena čvrsta zrna (kao što su staro željezo i fini pijesak, ugljen itd.) kanalizacijskih ili otpadnih voda.

Jednoličan i nejednoličan tok.

Kaže se da je tok jednolik kada nema promjena u veličini i smjeru vektora brzine od jedne točke do druge duž putanje toka. Radi usklađenosti s ovom definicijom, i površina toka i brzina moraju biti isti na svakom presjeku. Nejednolik tok nastaje kada se vektor brzine mijenja s lokacijom, a tipičan primjer je tok između konvergirajućih ili divergentnih granica.

Oba ova alternativna uvjeta toka uobičajena su u hidraulici otvorenog kanala, iako, strogo govoreći, budući da se jednolikom toku uvijek pristupa asimptotski, to je idealno stanje koje se samo aproksimira i nikada se zapravo ne postiže. Treba napomenuti da se uvjeti odnose na prostor, a ne na vrijeme, te su stoga u slučajevima zatvorenog toka (npr. cijevi pod tlakom) prilično neovisni o stacionarnoj ili nestacionarnoj prirodi toka.


Vrijeme objave: 29. ožujka 2024.