Language
Country/Area
No result found
تدفق الهواء في ميكانيكا الموائع: لماذا هو مهم للغاية؟ اكتشف الوجه الحقيقي لتدفق الهواء!
تدفق الهواء، أو حجم الهواء، هو حركة الهواء. يتصرف الهواء مثل السائل، مما يعني أن الجزيئات تتدفق بشكل طبيعي من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض. يرتبط الضغط الجوي ارتباطًا مباشرًا بالارتفاع ودرجة الحرارة والتركيب. في الهندسة، تدفق الهواء هو قياس كمية الهواء التي تتدفق عبر جهاز معين لكل وحدة زمنية. يمكن وصفه من خلال تدفق الحجم (حجم الهواء لكل وحدة زمنية) أو تدفق الكتلة (كتلة الهواء لكل وحدة زمنية). العامل الرئيسي المؤثر على كليهما هو كثافة الهواء، والتي بدورها تعتمد على الضغط ودرجة الحرارة، وفقًا لقانون الغاز المثالي. يمكن تحريك الهواء بوسائل ميكانيكية (مثل تشغيل مروحة كهربائية أو يدوية)، أو بشكل سلبي بناءً على اختلافات الضغط في البيئة.
أنواع تدفق الهواء
كما هو الحال مع السوائل الأخرى، يمكن للهواء أن يظهر أنماط تدفق صفائحية ومضطربة.
يشير التدفق الرقائقي إلى التدفق السلس للهواء مع توزيع سرعة مكافئ، بينما يشير التدفق المضطرب إلى تغيير اتجاه الحركة بسبب عدم انتظام سطح التدفق (مثل الاضطرابات على سطح تدفق السائل). في التدفق الصفائحي، تتحرك جميع جزيئات السائل على طول مسارات متوازية ويمكن ملاحظة خطوط انسيابية متوازية؛ في التدفق المضطرب، تكون حركة الجسيمات عشوائية وفوضوية، وقد تكون خطوط الانسيابية منحنية أو لولبية أو متشابكة. رقم رينولدز هو نسبة تستخدم للتنبؤ بالانتقال من التدفق الصفحي إلى التدفق المضطرب، حيث يحدث التدفق الصفحي عند أرقام رينولدز المنخفضة بينما يحدث التدفق المضطرب عند أرقام رينولدز العالية.
وحدات تدفق الهواء
تتضمن الوحدات النموذجية لتدفق الهواء ما يلي:
<أول>الحجم: م3/دقيقة (متر مكعب في الدقيقة)، م3/ساعة (متر مكعب في الساعة)، قدم مكعب في الساعة (قدم مكعب في الساعة)، لتر في الثانية (لتر في الثانية) الكتلة: كجم/ثانية (كيلوجرام في الثانية) يمكن أيضًا وصف تدفق الهواء من حيث تغيرات الهواء في الساعة (ACH)، والتي تمثل عادم الهواء الذي يملأ مساحة محددة.القياس والأدوات
الجهاز الذي يقيس تدفق الهواء يسمى مقياس تدفق الهواء. تُستخدم مقاييس سرعة الرياح أيضًا لقياس سرعة الرياح وتدفق الهواء الداخلي، وتشمل مقاييس سرعة الرياح ذات المجس المباشر، ومقاييس سرعة الرياح ذات الشفرة الدوارة، ومقاييس سرعة الرياح ذات المصباح الساخن، والعديد من الأنواع الأخرى. تستخدم هذه الأدوات مبادئ مختلفة، مثل التغيرات في المقاومة الحرارية لاستنتاج التدفق.
يستغل المهندسون هذه الظواهر الفيزيائية لتصميم واستخدام مقاييس سرعة الهواء ذات الأسلاك الساخنة لقياس سرعة الهواء بدقة.
المحاكاة والحساب
يمكن محاكاة تدفق الهواء باستخدام نماذج ديناميكيات السوائل الحسابية (CFD)، أو يمكن ملاحظة أنماط التدفق من خلال تجارب نفق الرياح.
تتبع نماذج ديناميكا الموائع الحسابية تدفق المواد الصلبة عبر النظام وتساعد في تحليل تركيزات الملوثات في البيئات الداخلية والخارجية.
التحكم في التدفق والتنظيم
يتضمن الجهاز الذي ينظم تدفق الهواء في القنوات مخمدات يمكنها زيادة تدفق الهواء أو تقليله أو إيقافه تمامًا. إن المعدات الأكثر تعقيدًا، مثل وحدات معالجة الهواء (AHUs)، لا تقوم بتنظيم تدفق الهواء فحسب، بل تقوم أيضًا بتوليده وتنظيمه. تتحكم أنظمة تكييف الهواء في تدفق الهواء عن طريق تغيير سرعة المراوح، والتي عادة ما تتبع إعدادات منخفضة أو متوسطة أو عالية.
سيناريوهات التطبيق
يعد قياس تدفق الهواء ضروريًا في العديد من التطبيقات، مثل أنظمة التهوية (لتحديد كمية الهواء المستبدل)، وتوصيل ضغط الهواء (للتحكم في سرعة الهواء ومرحلة التوصيل)، وتشغيل المحرك (للتحكم في نسبة الهواء إلى الوقود). . تشكل إدارة تدفق الهواء محور اهتمام العديد من المجالات، بما في ذلك الأرصاد الجوية، والطيران، والطب، وما إلى ذلك.
تدفق الهواء في المباني
في علم البناء، غالبًا ما تتعلق أسئلة تدفق الهواء بمدى استصوابه، كما هو الحال في التباين بين التهوية والتسلل، حيث يتم تعريف التهوية على أنها تدفق الهواء النقي الخارجي إلى المساحات الداخلية. ويمكن تحقيق ذلك من خلال الوسائل الميكانيكية أو استراتيجيات التهوية الطبيعية. غالبا ما يتم الترويج للتهوية الطبيعية لفوائدها الاقتصادية، ولكن تنفيذها يحتاج إلى الأخذ في الاعتبار الوقت والظروف الخارجية.العلاقة بين تدفق الهواء والراحة الحرارية
تعد إدارة حركة الهواء أمرًا بالغ الأهمية لضمان الراحة الحرارية لسكان المبنى وجودة البيئة الداخلية بشكل عام (IEQ)، وذلك من خلال توفير إمدادات من الهواء النقي وإزالة الهواء العادم بكفاءة. يمكن أن تؤثر معدلات تدفق الهواء المختلفة على شعور شاغلي المبنى، وهذا عامل يجب مراعاته بعناية عند تصميم المبنى.
مع تقدم العلوم والتكنولوجيا، أصبح من المهم بشكل متزايد فهم الآليات التفصيلية لتدفق الهواء في العديد من التطبيقات. فكيف يمكننا استخدام هذه المعرفة بشكل أكثر فعالية لتحسين بيئة معيشتنا؟إن التحكم السليم في حركة الهواء يعد عنصرًا مهمًا لتحسين جودة البيئة الداخلية في التصميم.
