Numer szumu sposób obliczania i przykładów

On Froce Numer W hydraulice wskazuje związek między siłami bezwładności a siłami grawitacyjnymi dla płynu. Dlatego jest to sposób na wyznaczenie następującego ilorazu:

Gdzie_F Jest to notacja dla numeru Froduce, bezwymiarową kwotę, do której nadano tę nazwę, aby uhonorować hydraulicznego inżyniera i niezwykłego brytyjskiego architekta marynarki wojennej William Froude (1810–1879). Froe.

Rysunek 1. Liczba wcierania jest niezbędna do scharakteryzowania przepływu wody przez otwarty kanał, taki jak row. Źródło: Pixabay.

W działaniu fal spowodowanych przez statek podczas nawigacji lub prąd na filarze mostu, są obecne siły bezwładności i grawitacji.

Liczba śmieci jest szczególnie ważna do scharakteryzowania przepływu płynu w otwartym kanale. Otwarta rura lub kanał to kanał, którego górna powierzchnia jest otwarta na atmosferę. W naturze mnóstwo przykładów w postaci rzek i prądów wodnych.

A w konstrukcjach stworzonych przez człowieka mamy:

-Rynny i odpływy na ulicach i budynkach, aby prowadzić wodę deszczową.

-Dzieje się na nawadnianie.

-Składowiska i odpływy.

-Kanały chłodzące do maszyn przemysłowych.

Są to wszystkie przykłady rur otwartych na atmosferę, w której liczba wcierania należy zawsze brać pod uwagę przy scharakteryzowaniu przepływu.

[TOC]

FROCE Obliczanie liczby

Stosunek wskazany na początku, między siłami bezwładności i grawitacji, ma następującą formę, w zależności od parametrów płynu:

Może ci służyć: trajektoria fizyczna: cechy, typy, przykłady i ćwiczenia

 W tym równaniu ρ reprezentuje gęstość płynu, v jego prędkość, g Wartość przyspieszenia grawitacji i L jest ważnym wymiarem liniowym analizowanego układu.

Poprzednie równanie lub jego pierwiastek kwadratowy to numer wcierania:

W przypadku żeglugi statku L jest długością linii wodnej i dla przepływu w otwartym kanale, L to głębokość przepływu lub głębokości hydraulicznej.

FROCE Numer dla otwartej rury

Jak wyjaśniono na początku, przepływ wody przez kanały otwarte na atmosferę jest bardzo częste. W tych przypadkach obliczenia numeru wcierania jest dokonywane poprzez zastosowanie następującego wzoru:

 Lub równoważnie:

N_F = v /(gy_H) ^½

Gdzie  I_H Jest to głębokość hydrauliczna, v Jest to średnia prędkość przepływu i G Jest to wartość przyspieszenia grawitacji. Z kolei głębokość hydrauliczna jest obliczana w następujący sposób:

I_H = A/t

W tym wzorze A reprezentuje powierzchnię przekroju netto, a T to szerokość powierzchni wolnej od płynu, która jest narażona na atmosferę, u góry kanału lub rury. Jest ważny dla prostokątnego kanału lub wystarczającej stałej i stałej głębokości.

Ważne jest, aby podkreślić fakt, że ponieważ NF jest bezwymiarowy, produkt Gy_H To musi być kwadrat prędkości. Rzeczywiście można wykazać, że:

C_albo² = Gy_H

Z c_albo jako prędkość propagacji powierzchniowej fali, analogiczna z prędkością dźwięku w płynie. Dlatego numer śmieci jest również analogiczny do numeru Macha, powszechnie używany do porównywania prędkości samolotów z prędkością dźwięku.

Może ci służyć: szybkość natychmiastowa: definicja, wzór, obliczenia i ćwiczenia

Rodzaje przepływu zgodnie z liczbą FROCE

Przepływ płynu w otwartym kanale jest podzielony na trzy reżimy, zgodnie z wartością n_F:

-Kiedy n_F < 1, se tiene un movimiento en régimen lento o Podkrytyczne.

-Bez_F = 1 Przepływ jest wywoływany Krytyczny przepływ.

-Wreszcie, jeśli masz n_F > 1 Ruch odbywa się w szybkim reżimie lub nadkrytyczne.

Numer Frow i numer Reynoldsa

Numer Reynoldsa n_R Jest to kolejna bardzo ważna ilość bezwymiarowa w analizie przepływu płynów, przez które wiadomo, gdy płyn ma zachowanie laminat A kiedy to jest burzliwy. Pojęcia te mają zastosowanie do obu przepływów w kanałach zamkniętych i otwartych.

Przepływ jest laminarny, gdy płyn porusza się delikatnie i uporządkowany w warstwach, które nie są mieszane. Z drugiej strony burzliwy przepływ charakteryzuje się chaotycznym i nieuporządkowanym.

Jednym ze sposobów dowiedzenia się, czy przepływ wody jest laminarny lub turbulentny, jest wstrzykiwanie prądu atramentu. Jeśli przepływ jest laminarny, prąd atramentu przepływa oddzielnie od prądu, ale jeśli jest to przepływ turbulentny, atrament jest mieszany i rozpraszany w wodzie.

Rysunek 2. Przepływ laminarny i burzliwy przepływ. Źródło: Wikimedia Commons. Seralepova [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

W tym sensie, łącząc skutki liczby przepływu z efektami Reynoldsa numer jeden:

-Podkrytyczne laminar: n_R < 500 y N_F < 1

-Podkrytyczne turbulentne: n_R > 2000 i n_F < 1

-Nadkrytyczne laminar: n_R < 500 y N_F > 1

-Nadkrytyczne turbulentne: n_R > 2000 i n_F > 1

Kiedy przepływy występują w regionach przejściowych, bardziej skomplikowane jest ich scharakteryzowanie, ze względu na ich niestabilność.

Może ci służyć: wypukłe lustro

Rozwiązany przykład

Rzeka o szerokości 4 m i głębokość 1 m ma przepływ 3 m³ /S. Ustal, czy przepływ jest podkrytyczny lub nadkrytyczny.

Rozwiązanie

Aby znaleźć wartość n_F Należy poznać prędkość prądu rzeki. Oświadczenie daje nam przepływ, znany również jako prędkość przepływu, która zależy od powierzchni krzyżowej i prędkości przepływu przepływu. Jest to obliczane w ten sposób:

Q = a.v

Gdzie Q To jest przepływ, DO Jest to obszar krzyżowy, a v to prędkość. Zakładając prostokątny obszar przekroju:

A = szerokość x głębokość = 4 m x 1 m = 4 m²

Wtedy prędkość V to:

v = q/a = 3 m³ / s / 4 m²= 0.75 m/s

Głębokość hydrauliczna w przypadku prostokątnej rury przekroju pokrywa się z głębokością, a zatem zastępując wartości w równaniu N_F, z I_H = 1 m I G = 9.8 m/s² Ty masz:

N_F = v /(gy_H) ^½ = 0.75 m / s / (9.8 m/s² x 1m) ^½ = 0.24

Od n_F Jest mniej niż 1, przepływ ma zachowanie podkrytyczne, to znaczy powolnego reżimu.

Bibliografia

1. Cimbala, c. 2006. Mechanika płynów, podstaw i zastosowań. MC. Graw Hill.
2. Franzini, J. 1999. Mechanika płynów z zastosowaniem jest w inżynierii. MC. Graw Hill.
3. Mott, r.  2006. Mechanika płynów. 4. Wydanie. Edukacja Pearsona. 
4. White, f. 2004. Mechanika płynów. 5. edycja. MC Graw Hill. 
5. Wikipedia. Froce Numer. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.