Grundlagen der Strömungsmechanik: 9 wichtige Konzepte

Was ist Strömungsmechanik?

Die Strömungsmechanik kann als Untersuchung von Flüssigkeiten und Flüssigkeitssystemen auf ihr physikalisches Verhalten, die Gesetze, Handlungen unterschiedlicher Energien und unterschiedliche Strömungsmuster regeln, ausgearbeitet werden.

Die Flüssigkeit wird in zwei Typen unterteilt:

  1. Flüssigkeit
  2. Gas

Die Strömungsmechanik ist Gegenstand des Ingenieurwesens, das in vielen Ingenieurdisziplinen nützlich sein wird. Das Thema Strömungsmechanik ist wichtig im Maschinenbau, Tiefbau, Chemieingenieurwesen und Umweltingenieurwesen usw.

Auch das Studium der Geologie, Geophysik, Ozean- und Nanowissenschaften erfordert Kenntnisse der Strömungsmechanik und der Strömungsmechanik.

Es ist für Sie interessant, dass einige Grundgesetze der Strömungsmechanik in der Primar- und Sekundarstufe eine Rolle spielen, sodass zu erwarten ist, dass es sich um ein für Sie vertrautes Fach handelt.

Was sind die Strömungsmechanikzweige?

Es gibt drei Zweige der Strömungsmechanik, die auf Kräften und Energie basieren.

Hydrostatisch:

Die Hydrostatik lässt sich als Strömungsmechanik studieren, wenn das Fluid oder Fluidelement in Ruhe ist. Das bedeutet, dass keine Flüssigkeit fließt. Es gibt keine Scherspannungen.

Wir können ein Beispiel für ruhende Flüssigkeit wie einen Damm, einen Teich usw. nehmen.

Strömungsmechanik: Hydrostatischer Strukturdamm
Hydro statischer Strukturdamm

Der Damm ist ein sehr bekanntes Beispiel für einen hydrostatischen Zweig. In den Ferien haben Sie vielleicht einen berühmten Damm in Ihrer Nähe besucht.

Kinematik:

Die Kinematik ist das Studium der Strömungsmechanik über Strömungsbewegungen wie Translation, Rotation oder Verformung. Denken Sie daran-> In dieser Studie werden Kräfte und Energie, die auf Flüssigkeit (Fluid in Motion) wirken, nicht berücksichtigt.

Hier fließt die Flüssigkeit, so dass wir ein Beispiel für fließende Flüssigkeit in Fluss, Kanal usw. nehmen können.

Dynamik:

Die Fluiddynamik ist eine vollständige Untersuchung des fließenden Fluids. Es untersucht Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kräfte und Energien, die auf die in Bewegung befindliche Flüssigkeit wirken.

Hier wird die Untersuchung des fließenden Fluids (Fluid in Motion) unter Berücksichtigung der auf es einwirkenden Kräfte und Energie durchgeführt. Das Beispiel der Fluiddynamik ist der Kraftstoffstrom innerhalb des Dieseleinspritzventils, der Flüssigkeitsstrom innerhalb der Pumpe, der Flüssigkeitsstrom innerhalb der Turbine usw.

Flüssigkeitsfluss | Was ist Flüssigkeitsfluss?

Wenn Gas oder Flüssigkeit Flüssigkeit von einem Punkt (Ziel) zu einem anderen Punkt transportiert oder bewegt, können wir dies als Flüssigkeitsfluss bezeichnen.

Lassen Sie uns mit einem anderen Wort verstehen, dass der Trend der kontinuierlichen Verformung von Flüssigkeit als Fluidität bekannt ist. Die Wirkung dieser kontinuierlichen Verformung ist als Fluidströmung bekannt.

Zum Beispiel Windfluss, Flussfluss, Wellen im Meer, Flüssigkeitsfluss in Rohrleitungen usw.

Klassifizierung von Flüssigkeiten

Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Flüssigkeiten, wie unten angegeben:

  1. Ideale Flüssigkeit
  2. Echte Flüssigkeit

Was ist die ideale Flüssigkeit?

Denken Sie zunächst daran, dass es in der Natur keine ideale Flüssigkeit gibt und dass es sich um eine imaginäre Flüssigkeit handelt. In der Praxis betrachten wir Wasser und Luft aufgrund ihrer niedrigeren Viskosität als ideale Flüssigkeit für viele Studien.

Das Wasser ist inkompressibel und daher im Vergleich zu Luft einer idealen Flüssigkeit näher.

Ideale Flüssigkeit besitzt die folgenden Eigenschaften:

Die ideale Flüssigkeit besitzt keine Viskosität. Dies bedeutet, dass die Reibung in der Flüssigkeit nicht vorhanden ist. Die ideale Flüssigkeit ist unsere Vorstellung von Standardflüssigkeit mit überlegenen Eigenschaften. In der Natur gibt es immer Reibungswiderstand, wenn eine Bewegung vorliegt.

Was ist echte Flüssigkeit?

Die gesamte Flüssigkeit in der Natur kann als real angesehen werden. Mal sehen warum?

Es besitzt die meisten praktischen Eigenschaften,

  • Viskos
  • Komprimierbar
  • Friction
  • Oberflächenspannung

Prinzipien der Fluiddynamik

Einige der Grundprinzipien von Flüssigkeitsdynamik sind unten zu Ihrer Information eingetragen. Die detaillierte Untersuchung jedes Prinzips in unseren nächsten Artikeln führt Sie in die Fluiddynamik ein.

  • Erhaltung der Masse, Schwung und Energie
  • Newtons Viskositätsgesetz
  • Prinzipien der Kontinuität
  • Impulsgleichung und Energie
  • Eulers Gleichung
  • Bernoullis Satz
  • Archimedes Prinzip
  • Pascals Gesetz
  • Ähnlichkeits- und Modellgesetze
  • Rayleighs Methode und Buckingham-Pi-Theorem
  • Navier-Aktiengleichung
  • Reynold- und Darcy-Gleichung

Diese Prinzipien sind hilfreich, da viele der Ansätze und Analysetechniken bei strömungsmechanischen Problemen verwendet werden. Es wird gut verstanden, wenn Sie auf echte Probleme in der Strömungsmechanik stoßen.

Strömungsmechanische Anwendungen

Das Thema Strömungsmechanik umfasst zahlreiche Anwendungen sowohl im häuslichen als auch im industriellen Bereich. Einige der Anwendungen sind unten aufgeführt.

  • Das Wasserverteilungskanalnetz und die Pipelines in Haushalt und Industrie.
  • Die Hydraulikmaschinen und Hydraulikstrukturen sind auf Strömungsmechanik ausgelegt. Hydraulikmaschinen: Turbinen, Pumpen, Ventile, Flüssigkeitskupplungen, Aktuatoren usw.
2.Pumpe
Querschnittsansicht der Kreiselpumpe [Bild-Kredit]

Wasserbauwerke: Kanal, Dämme, Wehre, Überwassertanks usw.

  • Die Grundlagen der Fluiddynamik können zur Konstruktion von Überschallflugzeugen, Raketen, Gasturbinen, Raketentriebwerken, Torpedos, U-Booten usw. verwendet werden.
  • Die Kraftwerke wie Wasserkraft, Wärmekraft, Gasturbinenkraft nutzen die Strömungsmechanik.
Turbine. Dank geht an Power Mag
Turbine [Bildnachweis. Leistungsmagazin]
  • Die Strömungsmechanik hat weitreichende Anwendungen in Messgeräten zur Druck-, Geschwindigkeits- und Durchflussmessung Instrumente.

Druckmessung: Bourdon-Rohrmanometer, Vakuummeter, Manometer usw.

Geschwindigkeits- und Durchflussmessgeräte: Staurohr, Strommesser, Venturi-Messgerät, Blendenmessgerät, Rotameter usw.

Venturimeter
Venturimeter [Bild-Kredit]
  • Einige der wissenschaftlichen Fächer wie Ozeanographie, Meteorologie, Geologie usw. erfordern ebenfalls Fluiddynamik.
  • Die Pneumatik und Hydraulik verschiedener Fluidsteuergeräte
  • Selbst wenn wir bedenken, dass Blut, das in der menschlichen Vene fließt, eine Fluiddynamik besitzt

In der Natur gibt es so viele Prozesse, die durch Gesetze der Strömungsmechanik und der Strömungsmechanik geregelt werden. Beispiel: Anstieg des Grundwassers auf den Baum, Regenwasserkreislauf, Windfluss und Wellen, Meereswellen, Wettermuster usw.

Lassen Sie uns einige praktische Anwendungen der Fluiddynamik verstehen, die Sie sehr gut kennenlernen werden.

Möglicherweise haben Sie Ihr Auto, Fahrrad oder Auto. Sie wissen, dass Luft mit Druck in Fahrzeugreifen eindringt und daher Druckgesetze besitzt.

Zweitens ist der Stoßdämpfer mit Öl gefüllt, das Ruck oder Stoß absorbiert. Das Öl wird unter Druck gesetzt und Ihr Fahrzeug wird gedämpft. Es gibt zahlreiche tägliche Anwendungen in Ihrem Leben, die ganz oder teilweise von der Strömungsmechanik oder -dynamik bestimmt werden.

Einheiten und Abmessungen

Da unser Fach Strömungsmechanik ist, werden wir verschiedene Strömungseigenschaften untersuchen. Es ist erforderlich, ein System zur qualitativen und quantitativen Anzeige dieser Attribute zu befolgen.

Der qualitative Aspekt beschreibt, um die Art oder den Typ der Eigenschaften wie Länge, Zeit, Spannung, Temperatur, Geschwindigkeit und Druck auf der nächsten Seite zu finden. Der quantitative Aspekt gibt ein Wertmaß der Attribute an.

Eine Dimension kann als Beschreibung messbarer Größen oder Attribute eines Objekts wie Masse, Länge, Temperatur, Druck, Zeit usw. definiert werden.

Das Verständnis der Einheit kann als Standard für die Messung der Abmessung oder Qualität angesehen werden.

Um den Unterschied zwischen Einheiten und Dimensionen zu verstehen, nehmen wir ein Beispiel für die Entfernung zwischen Mumbai und Goa.

Der Begriff Länge wird verwendet, um das qualitative Konzept der physikalischen Größe zu beschreiben.

Der Begriff Einheit gibt in unserem Beispiel die Größe der Entfernung zwischen Mumbai und Goa an. Diese Entfernung kann in Metern, Kilometern oder Meilen ausgedrückt werden.

Im physikalischen Bemaßungssystem werden vier grundlegende Dimensionen verwendet. Im SI-System (Standard International) sind die Abmessungen Masse, Länge, Zeit und Temperatur. Lassen Sie uns verstehen, wie es funktioniert?

Internationales System (SI). In 1960 die 11th Die Generalkonferenz für Gewichte und Maße, die internationale Organisation, die für die Verwaltung präziser, systematischer Messstandards verantwortlich ist, akzeptierte das Internationale Einheitensystem ordnungsgemäß als internationalen Standard. Dieses System, allgemein als SI bezeichnet, ist weltweit weit verbreitet und wird häufig verwendet.

Masse (M)Kilogrammkg
Länge (L)Meterm
Zeit (T)Zweites
Temperatur (K)KelvinK

Dies sind die Grundeinheiten des SI-Systems. Andere Einheiten aller physikalischen Eigenschaften können basierend auf diesen vier Einheiten abgeleitet werden. Nehmen wir ein Beispiel, um es besser zu verstehen.

Arbeiten

 Sie haben von der Arbeit gehört. Die Arbeitseinheit ist Joule. Jetzt erweitern wir seine Einheit.

Mit anderen Worten, es ist eine Energieübertragung eines Objekts, wenn es sich von einem Ort zu einem anderen bewegt. Die Kraft kann positiv oder negativ sein.

Arbeit = Kraft * Abstand

Der Newton (N) ist eine Krafteinheit und der Einheitsmesser ist eine Entfernungseinheit. Also die Arbeitseinheit,

Arbeitseinheit = Newton * Meter = N * m = Joule (J)

Dichte

Die Dichteformel ist wie folgt angegeben.

Dichte = Masse pro Volumeneinheit

Hier ist die Masseneinheit kg, die Volumeneinheit ist m3.

Die Dichteeinheit ist kg / m3

Die Dichte des Wassers wird als 1000 oder 997 kg / m angesehen3. Die Luftdichte beträgt 1.225 kg / m3

Dies bedeutet, dass Wasser als normal dicht gilt und schwerer als viele andere Flüssigkeiten ist. Die Luft ist deutlich leichter und eine stark komprimierbare Flüssigkeit.

Power

Die Definition von Macht wird als die Fähigkeit gegeben, in Zeiteinheiten zu arbeiten. Oder wir können sagen, dass die Arbeit pro Zeiteinheit erledigt wird.

Leistung = Arbeit pro Zeiteinheit.

Die Arbeitseinheit ist Joule (J) und die Zeiteinheit ist Sekunde (n).

Die Leistungseinheit wird als J / s (Joule / Sekunde) abgeleitet. Die Einheit Joule / Sekunde ist allgemein als Watt (w) bekannt.

Fragen und Antworten

Was sind Flüssigkeitsarten je nach Zustand?

Je nach Bundesland gibt es zwei Arten von Flüssigkeiten.

  1. Flüssigkeit
  2. Gas

Geben Sie den Namen der Strömungsmechanik an.

  1. Hydrostatik
  2. Flüssigkeitskinematik
  3. Fluiddynamik

Was ist echte Flüssigkeit?

Es besitzt die meisten praktischen Eigenschaften,

  1. Viskos
  2. Komprimierbar
  3. Friction
  4. Oberflächenspannung

Definieren: Dimension und Einheit

Eine Dimension kann als Beschreibung messbarer Größen oder Attribute eines Objekts wie Masse, Länge, Temperatur, Druck, Zeit usw. definiert werden.

Das Verständnis der Einheit kann als Standard für die Messung der Abmessung oder Qualität angesehen werden.

Geben Sie vier grundlegende Dimensionen von SI (Standard International) an.

Masse (M)
Länge (L)
Zeit (T)
Temperatur (K)

Was ist das SI-System (Standard International)?

Internationales System (SI). 1960 wurde der 11th Die Generalkonferenz für Gewichte und Maße, die internationale Organisation, die für die Verwaltung präziser, systematischer Messstandards verantwortlich ist, akzeptierte das Internationale Einheitensystem ordnungsgemäß als internationalen Standard.

Tragen Sie drei Anwendungen der Strömungsmechanik ein.

  • Entwerfen Sie Überschallflugzeuge
  • Das Wasserverteilungskanalnetz
  • Die Pneumatik und Hydraulik verschiedener Fluidsteuergeräte

Was sind die Druckmessgeräte?

  • Bourdon Rohr Manometer
  • Vakuum-Messgerät
  • Manometer

Geben Sie drei Namen für strömungsmechanische Prinzipien an.

  • Bernoullis Satz
  • Rayleighs Methode und Buckingham-Pi-Theorem
  • Archimedes Prinzip

MCQ zu Artikeln

Wählen Sie den Zweig Strömungsmechanik. Die Studie beinhaltet Kraft- und Energieeinflüsse auf sich bewegende Flüssigkeit?

(a) Hydrostatik (b) Flüssigkeitskinematik         (c) Fluiddynamik            (d) Keine

In welchem ​​der folgenden Bereiche der Strömungsmechanik gibt es keine Scherspannung oder Strömungsbewegung?

(a) Hydrostatik               (b) Fluidkinematik (c) Fluiddynamik (d) Keine

Eine ideale Flüssigkeit ist als die Flüssigkeit bekannt, die ________ ist

(A) Nicht komprimierbar          (b) komprimierbar (c) viskos (d) keine

Eine echte Flüssigkeit ist eine, die ________ besitzt

(a) Nicht komprimierbar          (b) Viskos             (c) Unsichtbar (d) Reibungslos

Welches der folgenden Prinzipien ist das Grundprinzip der Fluiddynamik?

(a) Newtons Gesetz der Kühlung         (b) Newtonsches Viskositätsgesetz

(c) Getriebegesetz (d) Stefan-Boltzmann

Welche der folgenden hydraulischen Maschinen ist das?

(a) Spiralrad (b) Kurbelwelle  (c) Turbine          (d) Bohren

Wählen Sie den Namen der Hydraulikstruktur aus den folgenden Optionen.

(a) Hausbalken (b) Maschinenstruktur     (c) Damm (d) Keine

Welches der folgenden Geräte ist ein Durchflussmessgerät?

(a) Rotameter   (b) Rohrfedermanometer (c) Manometer               (d) Keine

Was ist die Einheit der Kraft?

(a) J / s    (b) J (c) Nm (d) K.

Was ist die Einheit der Dichte?

(a) kg (b) m / s (c) kg / m3 (d) m2

Zusammenfassung

Dieser Artikel ist hilfreich, um grundlegende Kenntnisse über die Strömungsmechanik zu erlangen. Der Artikel enthält ein Verständnis einiger grundlegender Begriffe wie Hydrostatik, Fluidkinematik und Fluiddynamik. Die Liste der verschiedenen Prinzipien und Anwendungen der Strömungsmechanik wird bereitgestellt, um sich ein Bild über das Thema und zukünftige Lernthemen zu machen. Zuletzt werden die Dimensions- und Einheitendefinitionen mit detaillierten Beispielen angegeben.

In diesem Artikel lernen Sie, Anwendungen der Strömungsmechanik in Ihrem täglichen Leben zu visualisieren und sich daran zu erinnern. Sie müssen mit Anwendungen zusammenarbeiten, die den Prinzipien der Strömungsmechanik entsprechen.

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