Základy mechaniky tekutin: 9 důležitých pojmů

Co je mechanika tekutin?

Mechaniku tekutin lze rozpracovat jako studium tekutin a tekutinových systémů pro jejich fyzikální chování, řídící zákony, působení různých energií a různých vzorců proudění.

Kapalina se dělí na dva typy:

1. Kapalina
2. Plyn

Mechanika tekutin je předmětem inženýrství, které bude užitečné v mnoha technických oborech. Předmět mechanik tekutin je důležitý ve strojírenství, stavebnictví, chemickém inženýrství a inženýrství prostředí atd.

Dokonce i studium geologie, geofyziky, oceánu a nano vědy také vyžaduje určité znalosti mechaniky tekutin a dynamiky tekutin.

Je pro vás zajímavé, že některé základní zákony mechaniky tekutin jsou součástí základního a středního vzdělávání, takže lze očekávat, že je to pro vás známý předmět.

Jaké jsou větve mechaniky tekutin?

Existují tři větve mechaniky tekutin založené na silách a energii.

Hydrostatický:

Hydrostatika může být definována jako mechanika tekutin studující, když je tekutina nebo tekutinový prvek v klidu. To znamená, že neprotéká žádná tekutina. Nejsou k dispozici žádné smyková napětí.

Můžeme si vzít příklad tekutiny v klidu, jako je přehrada, rybník atd.

Přehrada je velmi známým příkladem hydrostatické větve. O prázdninách jste možná navštívili slavnou přehradu ve vašem okolí.

Kinematika:

Kinematika je studium mechaniky tekutin o pohybech tekutin, jako je translace, rotace nebo deformace. Pamatujte -> V této studii nejsou zohledněny síly a energie působící na tekutinu (Fluid in motion).

Zde tekutina teče, takže si můžeme vzít příklad tekoucí tekutiny v řece, kanálu atd.

Dynamika:

Dynamika tekutin je úplná studie o tekoucí tekutině. Studuje rychlost, zrychlení, síly a energie působící na tekutinu v pohybu.

Zde se studie proudění tekutiny (tekutina v pohybu) provádí na základě zvážení sil a energie, které na ni působí. Příkladem dynamiky kapaliny jsou průtok paliva uvnitř vstřikovače nafty, průtok kapaliny uvnitř čerpadla, průtok kapaliny uvnitř turbíny atd.

Průtok kapaliny | Co je tok tekutin?

Když plyn nebo kapalina cestuje nebo pohybuje tekutinou z jednoho bodu (cíle) do jiného bodu, můžeme tomu říkat proudění tekutiny.

Rozumíme dalším slovem, trend kontinuální deformace tekutiny je známý jako tekutost. Působení této kontinuální deformace je známé jako proudění tekutiny.

Například proudění větru, proudění v řece, vlny v moři, proudění kapaliny v potrubí atd.

Klasifikace kapaliny

Obvykle existují dva typy tekutin, jak je uvedeno níže,

1. Ideální tekutina
2. Skutečná tekutina

Jaká je ideální tekutina?

Nejprve mějte na paměti „v přírodě neexistuje žádná ideální tekutina a je to imaginární tekutina“. Z praktického hlediska považujeme vodu a vzduch za ideální tekutinu pro mnoho studií kvůli její nižší viskozitě.

Voda je nestlačitelná, takže je ve srovnání se vzduchem blíže ideální tekutině.

Ideální tekutina má následující vlastnosti,

• Nestlačitelný
• Neviskózní (Inviscid)
• Žádné tření (bez tření)
• Ne povrchové napětí

Ideální tekutina nemá žádnou viskozitu. To znamená, že tření v kapalině neexistuje. Ideální tekutinou je naše představivost standardní kapaliny s vynikajícími vlastnostmi. V přírodě vždy existuje třecí odpor, kdykoli existuje jakýkoli pohyb.

Co je skutečná tekutina?

Všechno tekuté v přírodě lze považovat za skutečné. Uvidíme proč?

Má většinu praktických vlastností,

• Viskózní
• Stlačitelný
• Tření
• Povrchové napětí

Principy dynamiky tekutin

Některé základní principy dynamika tekutin jsou uvedeny níže pro vaši informaci. Studium každého principu podrobně s našimi dalšími články vás provede hloubkovou dynamikou tekutin.

• Zachování hmoty, hybnosti a energie
• Newtonův zákon viskozity
• Zásady kontinuity
• Rovnice hybnosti a energie
• Eulerova rovnice
• Bernoulliho věta
• Archimédův princip
• Pascalův zákon
• Zákony podobnosti a modelu
• Rayleighova metoda a Buckinghamova pi-věta
• Navierova akciová rovnice
• Reynoldova a Darcyho rovnice

Tyto principy jsou užitečné, protože mnoho přístupů a technik analýzy používaných v problémech mechaniky tekutin. Bude to dobře pochopitelné, když narazíte na skutečné problémy mechaniky tekutin.

Aplikace mechanik tekutin

Předmět mechaniky tekutin obklopuje řadu aplikací v domácnostech i v průmyslu. Některé aplikace jsou uvedeny níže,

• Síť distribučních kanálů vody a potrubí v domácnosti a průmyslu.
• Hydraulické stroje a hydraulické konstrukce jsou konstruovány na základě kapalinové mechaniky. Hydraulické stroje: Turbíny, čerpadla, ventily, kapalinové spojky, ovladače atd.

Hydraulické konstrukce: kanál, přehrady, jezy, horní nádrže atd.

• Základy dynamiky tekutin lze použít k konstrukci nadzvukových letadel, raket, plynových turbín, raketových motorů, torpéd, ponorek atd.
• Elektrárny jako vodní elektrárna, tepelná (pára), plynová turbína využívají mechaniku tekutin.

• Mechanika tekutin má rozsáhlé aplikace v měřicích zařízeních pro měření tlaku, rychlosti a průtoku nástroje.

Měření tlaku: tlakoměr Bourdonova trubice, vakuometr, manometr atd.

Přístroje pro měření rychlosti a průtoku: Pitotova trubice, měřič proudu, Venturiho metr, měřič clony, rotametr atd.

• Některé z vědeckých předmětů, jako je oceánografie, meteorologie, geologie atd., Také vyžadují dynamiku tekutin.
• Pneumatická a hydraulická zařízení pro ovládání různých kapalin
• I když vezmeme v úvahu, že krev proudící uvnitř lidské žíly má dynamiku tekutin

V přírodě existuje tolik procesů, které se řídí mechanikou tekutin a zákony dynamiky tekutin. Příklad: Vzestup podzemní vody na vrchol stromu, cyklus dešťové vody, proudění větru a vlny, vlny oceánu, povětrnostní vzorce atd.

Rozumíme některým praktickým aplikacím dynamiky tekutin, které vám budou velmi dobře známé.

Možná máte své kolo nebo auto. Víte, že vzduch je do pneumatik vozidla infiltrován tlakem, takže má tlakové zákony.

Za druhé je tlumič naplněn olejem, který absorbuje trhnutí nebo nárazy. Olej bude pod tlakem a poskytne vašemu vozidlu tlumení. Ve vašem životě existuje řada každodenních aplikací, které jsou zcela nebo částečně řízeny mechanikou tekutin nebo dynamikou.

Jednotky a rozměry

Jelikož naším předmětem je mechanika tekutin, budeme studovat různé vlastnosti tekutin; je požadavek dodržovat systém pro označování těchto atributů, kvalitativně i kvantitativně.

Kvalitativní aspekt popisuje hledání povahy nebo typu charakteristik, jako je délka, čas, napětí, teplota, rychlost a tlak na další straně, kvantitativní aspekt označuje hodnotovou míru atributů.

Dimenzi lze definovat jako popis měřitelných veličin nebo atributů objektu, jako je hmotnost, délka, teplota, tlak, čas atd.

Porozumění jednotce lze považovat za standard pro měření rozměru nebo kvality.

Abychom pochopili rozdíl mezi jednotkami a rozměry, vezměme si příklad vzdálenosti mezi Bombajem a Goou.

Termín délka se používá k popisu kvalitativního pojmu fyzikální veličiny.

Termín jednotka v našem příkladu označuje velikost vzdálenosti mezi Bombajem a Goou. Tuto vzdálenost lze vyjádřit v metrech, kilometrech nebo mílích.

V systému fyzického dimenzování se používají čtyři základní dimenze. V systému SI (standardní mezinárodní) jsou rozměry hmota, délka, čas a teplota. Pojďme pochopit, jak to funguje?

Mezinárodní systém (SI). V 1960, 11^th Generální konference organizovaná na Weights and Measures, mezinárodní organizaci odpovědnou za správu přesných, systematických standardů měření, správně přijala mezinárodní systém jednotek jako mezinárodní standard. Tento systém, obecně nazývaný SI, byl široce přijímán po celém světě a je široce používán.

Mše (M)	Kilogram	kg
Délka (L)	Metr	m
Čas (T)	Druhý	s
Teplota (K)	Kelvin	K

Toto jsou základní jednotky systému SI. Na základě těchto čtyř jednotek lze odvodit další všechny jednotky jakýchkoli fyzikálních vlastností. Vezměme si několik příkladů, abychom tomu lépe porozuměli.

Práce

 Slyšeli jste o práci. Jednotkou práce je Joule. Nyní rozšiřujeme jeho jednotku.

Jinými slovy, jedná se o přenos energie jakéhokoli objektu, když se pohybuje z jednoho místa na druhé. Síla může být kladná nebo záporná.

Práce = síla * vzdálenost

Newton (N) je jednotka síly a metr jednotky je jednotka vzdálenosti. Takže jednotka práce,

Jednotka práce = Newton * metr = N * m = Joule (J)

Hustota

Vzorec hustoty je uveden níže.

Hustota = hmotnost na jednotku objemu

Zde je jednotka hmotnosti kg, jednotka objemu je m^3.

Jednotka hustoty je kg / m³

Hustota vody se považuje za 1000 nebo 997 kg / m³. Hustota vzduchu je 1.225 kg / m³

To znamená, že voda je považována za standardní hustou a je těžší než mnohem jiná kapalina. Vzduch je výrazně lehčí a jedná se o vysoce stlačitelnou kapalinu.

Power

Definice moci je uvedena jako schopnost vykonávat práci v jednotkovém čase. Nebo můžeme říci práci vykonanou za jednotku času.

Síla = práce vykonaná za jednotku času.

Jednotkou práce je Joule (J) a jednotkou času je druhá (druhé).

Jednotka výkonu je odvozena jako J / s (Joule / s). Jednotka Joule / sekundu je obecně známá jako watt (w).

Otázky a odpovědi

Jaké jsou typy tekutin podle stavu?

Podle stavu existují dva typy tekutin.

1. Kapalina
2. Plyn

Uveďte název větví mechaniky tekutin.

1. Hydrostatika
2. Tekutinová kinematika
3. Dynamika tekutin

Co je skutečná tekutina?

Má většinu praktických vlastností,

1. Viskózní
2. Stlačitelný
3. Tření
4. Povrchové napětí

Definovat: Kóta a jednotka

Dimenzi lze definovat jako popis měřitelných veličin nebo atributů objektu, jako je hmotnost, délka, teplota, tlak, čas atd.

Porozumění jednotce lze považovat za standard pro měření rozměru nebo kvality.

Uveďte čtyři základní dimenze SI (Standard International).

Mše (M)

Délka (L)

Čas (T)

Teplota (K)

Co je systém SI (Standard International)?

Mezinárodní systém (SI). V roce 1960^th Generální konference organizovaná na Weights and Measures, mezinárodní organizaci odpovědnou za správu přesných, systematických standardů měření, správně přijala mezinárodní systém jednotek jako mezinárodní standard.

Získejte tři aplikace mechaniky tekutin.

• Navrhujte nadzvuková letadla
• Síť distribučního kanálu vody
• Pneumatická a hydraulická zařízení pro ovládání různých kapalin

Co jsou to měřicí přístroje tlaku?

• Bourdonův tlakoměr
• Vakuometr
• Manometr

Uveďte jakékoli tři názvy principů mechaniky tekutin.

• Bernoulliho věta
• Rayleighova metoda a Buckinghamova pi-věta
• Archimédův princip

MCQ na články

Vyberte větev mechaniky tekutin; studie zahrnuje působení síly a energie na pohybující se tekutinu?

(a) Hydrostatika (b) Tekutinová kinematika         (c) Dynamika tekutin            d) Žádné

Ve které z následujících oborů mechaniky tekutin nedochází k žádnému smykovému napětí nebo pohybu kapaliny?

(a) Hydrostatika               b) Kinematika tekutin c) Dynamika tekutin d) Žádné

Ideální tekutina je známá jako tekutina, která je _

() Nestlačitelný          b) Stlačitelné c) Viskózní d) Žádné

Skutečná tekutina je ta, která má ________

(a) Nestlačitelné          b) viskózní             (c) Inviscid (d) Bez tření

Který z následujících je základním principem dynamiky tekutin?

(a) Newtonův zákon chlazení         (b) Newtonův zákon viskozity

(c) Zákon převodu (d) Stefan-Boltzmann

Která z následujících je hydraulická zařízení?

(a) Spirálové kolo (b) Kliková hřídel  (c) Turbína          d) vrtání

Z následujících možností vyberte název hydraulické konstrukce.

(a) nosník domu (b) Struktura stroje     c) Přehrada d) Žádné

Co z toho je zařízení na měření průtoku?

(a) Rotametr   b) Bourdonova trubice, c) manometr, d) žádný

Co je jednotka síly?

(a) J / s    (b) J (c) Nm (d) K.

Jaká je jednotka hustoty?

(a) kg (b) m / s (c) kg / m³ d) m²

závěr

Tento článek je užitečný pro získání základních znalostí o mechanice tekutin. Článek obsahuje porozumění základním pojmům, jako jsou hydrostatika, kinematika tekutin a dynamika tekutin. Seznam různých principů a aplikací mechaniky tekutin vám poskytne představu o předmětu a budoucích tématech učení. Na konci jsou uvedeny definice dimenzí a jednotek s podrobnými příklady.

Tento článek vás naučí vizualizovat a pamatovat si aplikace mechaniky tekutin v každodenním životě. Musíte spolupracovat s aplikacemi na principech fluidního mechanika.

Další téma týkající se mechaniky tekutin, prosím klikněte zde.