head_emailsales@tkflow.com
Imate pitanje? Pozovite nas: 0086-13817768896

Osnovni koncept kretanja fluida – Koji su principi dinamike fluida

Uvod

U prethodnom poglavlju je pokazano da se tačne matematičke situacije za sile koje vrše fluidi u mirovanju mogu lako dobiti. To je zato što su u hidrostatici uključene samo jednostavne sile pritiska. Kada se razmatra fluid u pokretu, 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 napon smicanja ili trenja između čestica fluida u pokretu i na granicama koje ih sadrže. Relativno kretanje koje je moguće između različitih elemenata fluidnog tijela uzrokuje da se pritisak i napon smicanja znatno razlikuju od jedne tačke do druge u skladu sa uslovima protoka. Zbog složenosti povezane sa fenomenom protoka, precizna matematička analiza je moguća samo u nekoliko, i sa inženjerskog stanovišta, nekih nepraktičnih slučajeva. Stoga je potrebno rješavati probleme protoka ili eksperimentisanjem ili postavljanjem određenih pojednostavljujućih pretpostavki dovoljnih za dobijanje teorijskog rješenja. Dva pristupa se međusobno ne isključuju, budući da su osnovni zakoni mehanike uvijek važeći i omogućavaju da se djelimično teorijske metode usvoje u nekoliko važnih slučajeva. Također je važno eksperimentalno utvrditi stepen odstupanja od stvarnih uslova kao rezultat pojednostavljene analize.

Najčešća pojednostavljujuća pretpostavka je da je fluid idealan ili savršen, čime se eliminišu komplicirani viskozni efekti. Ovo je osnova klasične hidrodinamike, grane primijenjene matematike koja je privukla pažnju eminentnih naučnika kao što su Stokes, Rayleigh, Rankine, Kelvin i Lamb. 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 se može smatrati najvrijednijom pozadinom za proučavanje karakteristika kretanja fluida. Ovo poglavlje se bavi fundamentalnom dinamikom kretanja fluida i služi kao osnovni uvod u naredna poglavlja koja se bave specifičnijim problemima koji se susreću u hidraulici građevinarstva. Izvedene su tri važne osnovne jednačine kretanja fluida, i to jednačina kontinuiteta, Bernoullijeva i jednačina impulsa, te je objašnjen njihov značaj. Kasnije se razmatraju ograničenja klasične teorije i opisuje ponašanje stvarnog fluida. Pretpostavlja se nestlačivi fluid.

Vrste toka

Različite vrste kretanja 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 serije pumpi miješanog protoka (vertikalne aksijalne i potopne pumpe za otpadne vode miješanog protoka) su moderne proizvodnje uspješno dizajnirane usvajanjem strane moderne tehnologije. Kapacitet novih pumpi je 20% veći od starih. Efikasnost je 3~5% veća od starih.

asd (1)

Turbulentno i laminarno strujanje.

Ovi termini opisuju fizičku prirodu toka.

U turbulentnom toku, kretanje čestica fluida je nepravilno i postoji naizgled nasumična izmjena položaja. Pojedinačne čestice su podložne fluktuirajućim transverzalnim brzinama tako da je kretanje vrtložno i vijugavo, a ne pravolinijsko. Ako se boja ubrizga u određenoj tački, ona će se brzo proširiti kroz tok. U slučaju turbulentnog toka u cijevi, na primjer, trenutno snimanje brzine na presjeku otkrilo bi približnu distribuciju kao što je prikazano na slici 1(a). Stacionarna brzina, kakvu bi zabilježili normalni mjerni instrumenti, prikazana je isprekidanim linijama i očigledno 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 se kreću paralelnim putanjama i ne postoji transverzalna komponenta brzine. Uređeno kretanje je takvo da svaka čestica prati tačno putanju čestice koja joj prethodi bez ikakvog odstupanja. Stoga će tanka nit boje ostati takva bez difuzije. Postoji mnogo veći transverzalni gradijent brzine u laminarnom toku (Sl. 1b) nego u turbulentnom toku. Na primjer, za cijev, odnos srednje brzine V i maksimalne brzine Vmax je 0,5 kod turbulentnog toka i 0,05 kod laminarnog toka.

Laminarni tok povezan je s malim brzinama i viskoznim sporim fluidima. U hidraulici cjevovoda i 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 i za jednostavne granične 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 uglavnom se oslanjati na empirijske ili semiempirijske odnose.

asd (4)

Vertikalna turbinska vatrogasna pumpa

Broj modela: XBC-VTP

Vertikalne vatrogasne pumpe s dugim vratilom serije XBC-VTP su serija jednostepenih i višestepenih difuzorskih pumpi, proizvedenih u skladu s najnovijim nacionalnim standardom GB6245-2006. Također smo poboljšali dizajn s referencom na standard Udruženja za zaštitu od požara Sjedinjenih Američkih Država. Uglavnom se koriste za snabdijevanje vodom za gašenje požara u petrohemijskoj industriji, industriji prirodnog plina, elektranama, pamučno-tekstilnoj industriji, pristaništima, avijaciji, skladištima, visokim zgradama i drugim industrijama. Također se mogu primijeniti na brodove, morske tankove, vatrogasne brodove i druge prilike snabdijevanja.

Rotacijski i irotacijski tok.

Kaže se da je tok rotacijski ako svaka čestica fluida ima ugaonu brzinu oko svog centra mase.

Slika 2a prikazuje tipičnu raspodjelu brzine povezanu s turbulentnim tokom pored ravne granice. Zbog neujednačene raspodjele brzine, čestica čije su dvije ose prvobitno okomite pati od deformacije s malim stepenom rotacije. Na slici 2a, tok u kružnom

putanja je prikazana, s brzinom direktno proporcionalnom radijusu. Dvije ose čestice rotiraju u istom smjeru tako da je tok ponovo rotacijski.

asd (5)

Sl. 2(a) Rotacijski tok

Da bi tok bio irotacioni, raspodjela brzine uz pravu granicu mora biti uniformna (Sl. 2b). U slučaju toka u kružnoj putanji, može se pokazati da će irotacioni tok postojati samo pod uslovom da je brzina obrnuto proporcionalna radijusu. Na prvi pogled na Sliku 3, ovo se čini pogrešnim, ali detaljnijim ispitivanjem se otkriva da se dvije ose rotiraju u suprotnim smjerovima, tako da postoji kompenzirajući efekat koji proizvodi prosječnu orijentaciju osa 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 istinski irotacijski tok, a laminarni tok je, naravno, visoko rotacijski. Stoga je irotacijski tok hipotetički uslov 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. Ovo je zgodno jer je moguće analizirati irotacijski tok pomoću matematičkih koncepata klasične hidrodinamike koji su ranije spomenuti.

Centrifugalna pumpa za morsku vodu

Broj modela: ASN ASNV

Pumpe modela ASN i ASNV su jednostepene centrifugalne pumpe sa dvostrukim usisavanjem i odvojenim spiralnim kućištem i koriste se za transport tečnosti u vodovodnim postrojenjima, cirkulaciji klimatizacije, zgradama, navodnjavanju, pumpnim stanicama za odvodnju, elektranama, industrijskim sistemima vodosnabdijevanja, sistemima za gašenje požara, brodovima, zgradama i tako dalje.

asd (7)

Stabilan i nestabilan tok.

Kaže se da je tok stabilan kada su uslovi u bilo kojoj tački konstantni u odnosu na vrijeme. Strogo tumačenje ove definicije dovelo bi do zaključka da turbulentni tok nikada nije bio zaista stabilan. Međutim, za sadašnju svrhu je pogodno smatrati opšte kretanje fluida kriterijem, a nepravilne fluktuacije povezane s turbulencijom samo sekundarnim utjecajem. Očigledan primjer stacionarnog toka je konstantno pražnjenje u cjevovodu ili otvorenom kanalu.

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

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

Većina praktičnih problema u hidrauličkom inženjerstvu odnosi se na ustaljeni tok. To je sreća, jer vremenska varijabla u nestacionarnom toku znatno komplikuje analizu. Shodno 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 osnovu principa relativnog kretanja.

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

stacionarno stanje pretpostavljajući da se posmatrač kreće s talasima istom brzinom.

asd (8)

Vertikalna turbinska pumpa

Vertikalna turbinska višestepena centrifugalna linijska pumpa za odvod vode sa dizel motorom Ova vrsta vertikalne drenažne pumpe se uglavnom koristi za pumpanje kanalizacije ili otpadne vode bez korozije, na temperaturi manjoj od 60 °C, sa sadržajem suspendovanih čvrstih materija (ne uključujući vlakna i grit) manjim od 150 mg/L. Vertikalna drenažna pumpa tipa VTP spada u vertikalne vodene pumpe tipa VTP, a na osnovu povećanja i ogrlice, cijev se podmazuje uljem. Može dimiti na temperaturi ispod 60 °C, slati da sadrži određene čvrste čestice (kao što su staro željezo i fini pijesak, ugalj itd.) kanalizacije ili otpadne vode.

Ujednačen i neujednačen tok.

Kaže se da je tok ujednačen kada nema varijacija u veličini i smjeru vektora brzine od jedne tačke do druge duž putanje toka. Da bi se uskladila s ovom definicijom, i površina toka i brzina moraju biti isti na svakom presjeku. Neujednačen tok nastaje kada se vektor brzine mijenja s lokacijom, tipičan primjer je tok između konvergirajućih ili divergentnih granica.

Oba ova alternativna uslova protoka su uobičajena u hidraulici otvorenog kanala, iako, strogo govoreći, budući da se uniformnom protoku uvijek pristupa asimptotski, to je idealno stanje koje se samo aproksimira i nikada se zapravo ne postiže. Treba napomenuti da se uslovi odnose na prostor, a ne na vrijeme, te su stoga u slučajevima zatvorenog protoka (npr. cijevi pod pritiskom) prilično nezavisni od stabilne ili nestabilne prirode protoka.


Vrijeme objave: 29. mart 2024.