Что это - воздушный поток и какие основные понятия с ним связаны

При рассмотрении воздуха, как совокупности большого числа молекул, его можно назвать сплошной средой. В ней отдельные частицы могут соприкасаться друг с другом. Такое представление позволяет значительно упростить способы исследования воздуха. В аэродинамике существует такое понятие, как обратимость движения, которое широко применяется в сфере проведения опытов для аэродинамических труб и в теоретических исследованиях с использованием понятия воздушного потока.

Важное понятие аэродинамики

Согласно принципу обратимости движения, вместо рассмотрения перемещения тела в среде неподвижной, можно рассмотреть ход среды по отношению к неподвижному телу.

Скорость набегающего невозмущенного потока в обращенном движении равна скорости самого тела в неподвижном воздухе.

Для тела, которое движется в неподвижном воздухе, аэродинамические силы будут такими же, как и для неподвижного (статичного) тела, подвергнутого обтеканию воздухом. Это правило работает при условии, что скорость движения тела по отношению к воздуху будет одной и той же.


Что такое воздушный поток и какие основные понятия его определяют

Существуют разные методы для изучения движения частиц газа или жидкости. В одном из них исследуются линии тока. При этом методе движение отдельных частиц необходимо рассматривать в данный момент времени при определенной точке пространства. Направленное движение частиц, которые перемещаются хаотически – это воздушный поток (понятие, широко применяемое в аэродинамике).

сильный поток ветра

Движение потока воздуха будет считаться установившимся, если в любой точке пространства, им занимаемого, плотность, давление, направление и величина его скорости остаются неизменными с течением времени. Если эти параметры изменяются, то движение считается неустановившимся.


Линия тока определяется так: касательная в каждой точке к ней совпадает с вектором скорости в той же точке. Совокупность таких линий тока образует элементарную струю. Она заключена в некую трубку. Каждую отдельную струйку можно выделить и представить изолированно текущей от общей воздушной массы.

Когда воздушный поток разделен на струйки, можно наглядно представить его сложное течение в пространстве. К каждой отдельной струе можно применять основные законы движения. Речь идет об сохранении массы и энергии. Используя уравнения для этих законов, можно провести физический анализ взаимодействий воздуха и твердого тела.

энергия воздуха

Скорость и тип движения

Относительно характера течения воздушный поток бывает турбулентным и ламинарным. Когда струйки воздуха передвигаются в одном направлении и при этом параллельны друг другу – это ламинарный поток. Если скорость частиц воздуха увеличивается, то они начинают обладать помимо поступательной, другими быстро меняющимися скоростями. Образуется поток перпендикулярных к направлению поступательного движения частиц. Это и есть беспорядочный – турбулентный поток.

Формула, по которой измеряется скорость воздушного потока, включает в себя давление, определяемое разными способами.

Скорость несжимаемого потока определяется с помощью зависимости разности полного и статистического давления по отношению к плотности воздушной массы (уравнение Бернулли): v=√2(p0-p)/p

Эта формула работает для потоков со скоростью не больше 70 м/с.

Плотность воздуха определяют по номограмме давления и температуры.

Величину давления обычно определяют жидкостным манометром.

Скорость потока воздуха не будет постоянной по длине трубопровода. Если уменьшается давление и увеличивается объем воздуха, то она постоянно возрастает, способствуя увеличению скорости частиц материала. Если скорость потока больше 5 м/с, то возможно появление дополнительного шума в клапанах, прямоугольных поворотах и решетках устройства, по которому он проходит.


ветряная турбина

Энергетический показатель

Формула, по которой определяется мощность воздушного потока воздуха (свободного), выглядит следующим образом: N=0,5SrV³ (Вт). В этом выражении N – мощность, r – плотность воздуха, S - площадь ветроколеса, находящаяся под действием потока (м²) и V – это скорость ветра (м/с).

Из формулы видно, что выходная мощность увеличивается пропорционально третьей степени скорости потока воздуха. Значит, когда скорость возрастает в 2 раза, то мощность возрастает в 8 раз. Следовательно, при малых скоростях потока будет небольшое количество энергии.

Всю энергию от потока, который создает, например, ветер, извлечь не получится. Дело в том, что прохождение через ветроколесо между лопастями происходит беспрепятственно.

Поток воздуха обладает подобно любому движущемуся телу энергией движения. Он имеет определенный запас кинетической энергии, которая по мере преобразования переходит в механическую.

потоки воздуха от кондиционера

Факторы, влияющие на объем потока воздуха

Тот максимальный объем воздуха, который может быть, зависит от многих факторов. Это параметры самого устройства и окружающего пространства. К примеру, если речь идет о кондиционере, то максимальный воздушный поток, охлаждаемый оборудованием за одну минуту, значительно зависит от размеров помещения и технических характеристик прибора. С большими площадями все иначе. Для них, подлежащих охлаждению, нужны более интенсивные воздушные потоки.

В вентиляторах важен диаметр, скорость вращения и размер лопастей, скорость вращения, материал, используемый при его изготовлении.

В природе мы наблюдаем такие явления, как смерчи, тайфуны и торнадо. Это все движения воздуха, который, как известно, содержит азот, кислород, молекулы углекислого газа, а также воды, водорода и других газов. Это тоже потоки воздуха, подчиняющиеся законам аэродинамики. Например, при образовании вихря, мы слышим звуки реактивного двигателя.

Замеры воздуха в помещении. Лючок для замера параметров воздуха
Важным фактором для комфортной жизни человека является чистый воздух. Многие предприятия загрязняют атмосферу различными веществами, влияющими на здоровье. Сделав замеры атмосферного воздуха, ученые делают неутешительные выводы. Поэтому большое ...
далее
Обледенение самолета — условия, причины и возможные последствия
Обледенение самолета — опасный процесс, ставший причиной множества катастроф. Как оно происходит? К чему приводит замерзание воды на корпусе воздушного судна? И какие меры предпринимают, чтобы избежать обледенения самолета?
далее
Узнаем как улучшить охлаждение компьютера: полезные советы
Охлаждение компьютера является неотъемлемой системой стационарного ПК. Все детали данного устройства подвержены нагреву из-за питания от электрического тока, при этом уровень нагрузки напрямую влияет на величину нагрева. Для предотвращения поломки ...
далее
Циркуляция воздуха: понятие, виды, режим, принцип проветривания и ...
Правильно спроектированная вентиляция обеспечивает интенсивный воздухообмен, который дает свои преимущества и летом, и зимой. Приточно-вытяжные коммуникации сегодня в основном базируются на силовом оборудовании, но и канальная сеть движения потоков ...
далее
Аэродинамика. Основы и особенности аэродинамики
Аэродинамика – это область знания, изучающая движения потоков воздуха и их воздействия на твердые тела. Является подразделом гидро- и газодинамики. Исследования в этой области восходят к глубокой древности, ко времени изобретения стрел и планирующих ...
далее
Пылесос садовый воздуходувка: последние отзывы и рекомендации
Собрать все листья на дачном участке с помощью одних лишь граблей нередко является непосильной задачей. Особенно если дачник имеет дело с большой площадью и проблемными зонами.
далее
Пылесос садовый воздуходувка: последние отзывы и рекомендации
Что это - воздушная яма? Полет на самолете
С земли может казаться, что облака – это сгустки ваты. Но в такое могут поверить только дети. На самом же деле облака образуются благодаря скоплению миллионов капель воды. Иногда даже самая безобидная, казалось бы, облачность вызывает сомнения у пилотов.
далее
Что это - воздушная яма? Полет на самолете
Дефлектор для вентиляции: виды, принцип работы и его назначение
Дефлектор для вентиляции может быть представлен тарельчатой конструкцией. Она эффективна и проста. Ротационные модели – это сложное устройства с специальной системой лопастей и вращающейся частью. В качестве отличительной особенности выступает более высокая эффективность и внушительная стоимость.
далее
Дефлектор для вентиляции: виды, принцип работы и его назначение