Ауаны көптеген молекулалардың қосындысы ретінде қарастырғанда, оны үздіксіз орта деп атауға болады. Онда жеке бөлшектер бір-бірімен жанаса алады. Бұл ұсыну ауаны зерттеу әдістерін айтарлықтай жеңілдетуге мүмкіндік береді. Аэродинамикада қозғалыстың қайтымдылығы сияқты нәрсе бар, ол жел туннельдеріне арналған эксперименттер саласында және ауа ағыны түсінігін қолданатын теориялық зерттеулерде кеңінен қолданылады.
Аэродинамиканың маңызды тұжырымдамасы
Қозғалыстың қайтымдылық принципі бойынша дененің қозғалмайтын ортадағы қозғалысын қарастырудың орнына, қозғалыссыз денеге қатысты ортаның жүруін қарастыруға болады.
Кері қозғалыстағы кедергісіз ағынның жылдамдығы дененің тынық ауадағы жылдамдығына тең.
Тынық ауада қозғалатын дене үшін аэродинамикалық күштер қозғалмайтын денемен бірдей боладыауа ағынына ұшыраған (статикалық) дене. Бұл ереже дененің ауаға қатысты жылдамдығы бірдей болған жағдайда жұмыс істейді.
Ауа ағыны дегеніміз не және оның негізгі ұғымдары қандай
Газ немесе сұйық бөлшектердің қозғалысын зерттеудің әртүрлі әдістері бар. Олардың бірінде ағымдар зерттеледі. Бұл әдіспен жеке бөлшектердің қозғалысы белгілі бір уақыт нүктесінде кеңістіктің белгілі бір нүктесінде қарастырылуы керек. Кездейсоқ қозғалатын бөлшектердің бағытталған қозғалысы ауа ағыны болып табылады (аэродинамикада кеңінен қолданылатын түсінік).
Ауа ағынының қозғалысы, егер ол алып жатқан кеңістіктің кез келген нүктесінде оның жылдамдығының тығыздығы, қысымы, бағыты мен шамасы уақыт өте келе өзгеріссіз қалса, тұрақты деп есептеледі. Бұл параметрлер өзгерсе, қозғалыс тұрақсыз болып саналады.
Реттеу сызығы келесідей анықталады: оған әрбір нүктедегі жанама сол нүктедегі жылдамдық векторымен сәйкес келеді. Мұндай ағындардың жиынтығы қарапайым ағынды құрайды. Ол түтікке салынған. Әрбір жеке ағынды оқшаулауға және жалпы ауа массасынан оқшауланған ағын ретінде көрсетуге болады.
Ауа ағыны ағындарға бөлінгенде, оның кеңістіктегі күрделі ағынын елестетуге болады. Қозғалыстың негізгі заңдарын әрбір жеке ағынға қолдануға болады. Бұл масса мен энергияның сақталуы туралы. Осы заңдардың теңдеулерін пайдалана отырып, ауа мен қатты дененің өзара әрекеттесуіне физикалық талдау жасауға болады.
Жылдамдық пен қозғалыс түрі
Ағынның сипатына келетін болсақ, ауа ағыны турбулентті және ламинарлы. Ауа ағындары бір бағытта қозғалса және бір-біріне параллель болса, бұл ламинарлы ағын. Егер ауа бөлшектерінің жылдамдығы жоғарыласа, онда олар трансляциядан басқа тез өзгеретін басқа жылдамдықтарға ие бола бастайды. Трансляциялық қозғалыс бағытына перпендикуляр бөлшектер ағыны пайда болады. Бұл хаотикалық - турбулентті ағын.
Ауа ағынын өлшеуге арналған формула көптеген жолдармен анықталатын қысымды қамтиды.
Сығылмайтын ағынның жылдамдығы жалпы және статикалық қысым арасындағы айырмашылықтың ауа массасының тығыздығына тәуелділігі арқылы анықталады (Бернулли теңдеуі): v=√2(p 0-p)/p
Бұл формула 70 м/с дейінгі ағындар үшін жұмыс істейді.
Ауа тығыздығы қысым мен температура номограммасымен анықталады.
Қысым әдетте сұйық манометрмен өлшенеді.
Ауа ағынының жылдамдығы құбырдың ұзындығы бойынша тұрақты болмайды. Егер қысым төмендесе және ауа көлемі ұлғайса, онда ол үнемі өсіп, материал бөлшектерінің жылдамдығын арттыруға ықпал етеді. Ағынның жылдамдығы 5 м/с асатын болса, ол өтетін құрылғының клапандарында, тікбұрышты иілулерінде және торларында қосымша шу пайда болуы мүмкін.
Энергия көрсеткіші
Қуат анықталатын формулаауа ағыны (бос), келесідей: N=0,5SrV³ (W). Бұл өрнекте N - қуат, r - ауа тығыздығы, S - ағынға әсер ететін жел дөңгелегі ауданы (м²) және V - жел жылдамдығы (м/с).
Формуладан шығыс қуаты ауа ағынының жылдамдығының үшінші дәрежесіне пропорционалды өсетінін көруге болады. Сонымен, жылдамдық 2 есе артқанда, қуат 8 есе артады. Сондықтан аз ағын жылдамдығында энергия аз болады.
Ағыннан, мысалы, желді тудыратын барлық энергияны алу мүмкін емес. Шындығында, жел дөңгелегі арқылы қалақтардың арасындағы өту кедергісіз.
Ауа ағыны, кез келген қозғалыстағы дене сияқты, қозғалыс энергиясына ие. Оның белгілі бір кинетикалық энергиясы бар, ол өзгерген кезде механикалық энергияға айналады.
Ауа ағынының көлеміне әсер ететін факторлар
Ауаның максималды мөлшері көптеген факторларға байланысты. Бұл құрылғының өзі және қоршаған кеңістіктің параметрлері. Мысалы, егер біз кондиционер туралы айтатын болсақ, онда бір минут ішінде жабдықпен салқындатылатын ауаның максималды ағыны бөлменің көлеміне және құрылғының техникалық сипаттамаларына айтарлықтай байланысты. Үлкен аумақтармен бәрі басқаша. Оларды салқындату үшін қарқындырақ ауа ағындары қажет.
Желдеткіштерде диаметрі, айналу жылдамдығы және қалақ өлшемі, айналу жылдамдығы, оны өндіруде қолданылатын материал маңызды.
БТабиғатта біз торнадо, тайфун, торнадо сияқты құбылыстарды байқаймыз. Бұл ауаның барлық қозғалыстары, оның құрамында азот, оттегі, көмірқышқыл газы молекулалары, сондай-ақ су, сутегі және басқа газдар бар. Бұлар да аэродинамика заңдарына бағынатын ауа ағындары. Мысалы, құйын пайда болған кезде біз реактивті қозғалтқыштың дыбысын естиміз.
