Language
Country/Area
No result found
Поток воздуха в механике жидкости: почему он так важен? Раскройте истинное лицо потока воздуха!
Поток воздуха или объем воздуха — это движение воздуха. Воздух ведет себя как жидкость, а это значит, что частицы естественным образом перемещаются из областей высокого давления в области низкого давления. Атмосферное давление напрямую зависит от высоты, температуры и состава. В технике воздушный поток — это мера количества воздуха, проходящего через определенное устройство за единицу времени. Его можно описать объемным расходом (объемом воздуха за единицу времени) или массовым расходом (массой воздуха за единицу времени). Ключевым фактором, влияющим на оба параметра, является плотность воздуха, которая, в свою очередь, является функцией давления и температуры, согласно закону идеального газа. Движение воздуха может быть вызвано механическими средствами (например, запуском электрического или ручного вентилятора) или пассивно, на основе разницы давления в окружающей среде.
Типы воздушного потока
Как и другие жидкости, воздух может демонстрировать как ламинарный, так и турбулентный режим течения.
В ламинарном потоке все частицы жидкости движутся по параллельным траекториям, и можно наблюдать параллельные линии тока; в турбулентном потоке движение частиц является случайным и хаотичным, а линии тока могут быть искривленными, спиральными и переплетенными. Число Рейнольдса — это отношение, используемое для прогнозирования перехода от ламинарного течения к турбулентному, при этом ламинарное течение возникает при низких числах Рейнольдса, а турбулентное — при высоких числах Рейнольдса.Ламинарный поток относится к плавному потоку воздуха с параболическим распределением скорости, тогда как турбулентный поток относится к изменению направления движения из-за неровностей на поверхности потока (например, возмущений на поверхности потока жидкости).
Единицы измерения расхода воздуха
Типичные единицы измерения расхода воздуха включают:
<ул>Поток воздуха также можно описать с точки зрения воздухообмена в час (ВЧС), который представляет собой выброс воздуха, заполняющего определенное пространство.
Измерения и инструменты
Прибор, измеряющий расход воздуха, называется расходомером воздуха. Анемометры также используются для измерения скорости ветра и потока воздуха в помещении и включают анемометры с прямым зондом, анемометры с вращающейся лопастью, анемометры с горячим шариком и многие другие типы. В этих приборах используются разные принципы, например, изменение теплового сопротивления для определения потока.
Инженеры используют эти физические явления для разработки и использования анемометров с горячей проволокой для точного измерения скорости воздуха.
Моделирование и вычисления
Поток воздуха можно моделировать с помощью моделей вычислительной гидродинамики (CFD), а закономерности потока можно наблюдать с помощью экспериментов в аэродинамической трубе.
Модели CFD отслеживают поток твердых веществ через систему и помогают анализировать концентрации загрязняющих веществ в помещениях и на открытом воздухе.
Управление и регулирование потока
К устройствам, регулирующим поток воздуха в воздуховодах, относятся заслонки, которые могут увеличивать, уменьшать или полностью останавливать поток воздуха. Более сложное оборудование, такое как установки обработки воздуха (AHU), не только регулируют поток воздуха, но и создают и регулируют его. Системы кондиционирования воздуха контролируют поток воздуха, изменяя скорость вращения вентиляторов, которая обычно имеет низкую, среднюю или высокую настройку.
Сценарии применения
Измерение расхода воздуха необходимо во многих приложениях, таких как системы вентиляции (для определения количества замененного воздуха), подача давления воздуха (для контроля скорости воздуха и фазы подачи) и работа двигателя (для контроля соотношения воздуха и топлива). . Управление потоками воздуха является предметом изучения во многих областях, включая метеорологию, аэронавтику, медицину и т. д.
Поток воздуха в зданиях
В строительной науке вопросы воздушного потока часто касаются его желательности, например, при сравнении вентиляции и инфильтрации, где вентиляция определяется как приток свежего наружного воздуха во внутренние помещения. Этого можно добиться с помощью механических средств или стратегий естественной вентиляции. Естественную вентиляцию часто пропагандируют из-за ее экономической выгоды, но при ее внедрении необходимо учитывать время и внешние условия.
Взаимосвязь между потоком воздуха и тепловым комфортом
Управление движением воздуха имеет решающее значение для обеспечения теплового комфорта для людей и общего качества среды в помещении (IEQ) как за счет обеспечения притока свежего воздуха, так и за счет эффективного удаления отработанного воздуха. Различная скорость воздушного потока может влиять на самочувствие людей, находящихся в помещении, и этот фактор необходимо тщательно учитывать при проектировании здания.
Правильно контролируемое движение воздуха является важным компонентом улучшения качества внутренней среды в дизайне.
С развитием науки и техники становится все более важным понимать подробные механизмы движения воздуха в многочисленных приложениях. Итак, как мы можем эффективнее использовать эти знания для улучшения нашей среды обитания?
