تأجيج عامل الاحتكاك للتدفق الرقائقي: ماذا ، كيف تجد ، رسم بياني ، كيانات مختلفة


في هذه المقالة سوف نناقش حول تأجيج عامل الاحتكاك للتدفق الصفحي. التدفق الصفحي هو أبسط شكل من أشكال التدفق حيث لا تتقاطع طبقات السائل مع بعضها البعض.  

تتدفق طبقات السوائل بسلاسة شديدة في التدفق الصفحي ، وهناك نوعان آخران من التدفقات أيضًا سنناقشهما بالتفصيل في هذه المقالة. سنناقش أولاً حول التدفق الصفحي والتدفق العابر والتدفق المضطرب. سنناقش أيضا حول ممتلكاتهم. ثم سنناقش عدد لا أبعاد يسمى رقم رينولد.

ما هو التدفق الصفحي؟

التدفق الصفحي هو نوع من التدفق يتحرك فيه السائل بطريقة سلسة للغاية ولا تتقاطع طبقات السائل مع بعضها البعض بل تتدفق في خطوط متوازية.

للتحقق مما إذا كان التدفق صفحيًا أم لا ، نساعد رقم رينولد. هذا رقم بلا أبعاد يخبرنا عن نوع التدفق ، سواء كان مضطربًا أو انتقاليًا أو تدفقًا رقائقيًا. في قسم لاحق من هذه المقالة سوف ندرس رقم رينولد.

تهوية عامل الاحتكاك للتدفق الصفحي
الصورة: كلا التدفق الرقائقي والتدفق المضطرب

صورة ائتمانات: كيفن بايرافيصورة مقربة لشلالات حدوة الحصانCC BY-SA 3.0

ما هو رقم رينولد؟

رقم رينولد هو رقم بدون أبعاد يساعدنا في العثور على نوع تدفق السائل ، ربما يكون التدفق رقائقيًا أو مضطربًا أو انتقاليًا. من المهم جدًا معرفة نوع التدفق أثناء التعامل مع آلات السوائل.

لإيجاد قيمة التدفق الصفحي ، نحتاج إلى اللزوجة الحركية للسائل وكثافة السائل وسرعة السائل الذي يتدفق به. يمكن أيضًا استخدام رقم رينولد لإيجاد خسائر الاحتكاك في الأنبوب. سنقوم بدراسة المزيد عن التدفق الصفحي في هذه المقالة.

ما هو عامل التهوية؟

مثل رقم رينولد ، فإن عامل Fanning هو أيضًا رقم بدون أبعاد يتم استخدامه أثناء إجراء الحسابات في حسابات ميكانيكا الاستمرارية.

يمكن تعريفه على أنه النسبة بين إجهاد القص المحلي إلى الطاقة الحركية للتدفق المحلي للسائل. رياضياً ، يمكن إعطاء عامل التهوية بالصيغة التالية-

أين،

f هو عامل التهوية

تاو هو إجهاد القص المحلي

ش هي سرعة التدفق الأكبر

Rho هي كثافة السائل.

ما هو عامل التهوية للتدفق الصفحي؟

لقد ناقشنا في الأقسام أعلاه حول كل من عامل التهوية والتدفق الرقائقي. الآن دعونا نرى ما هي معادلة عامل التهوية للتدفق الصفحي.

بالنسبة للتدفق الرقائقي ، يتم إعطاء عامل التهوية باستخدام الصيغة الواردة أدناه-

و = 16 / إعادة

أين،

Re هو رقم رينولد

كيف تحسب عامل فانينج؟

بعبارات بسيطة ، ربع عامل الاحتكاك لدارسي يعطينا عامل احتكاك فانينج. تختلف معادلة عامل الاحتكاك الخاص بـ Fanning باختلاف أنواع التدفقات.

سنناقش الصيغة المستخدمة في التدفق الصفحي. بالنسبة للسائل الذي يتدفق في أنبوب دائري مع تدفق رقائقي ، سيتم إعطاء عامل المروحة من خلال ما يلي:

و = 16 / إعادة

أين،

Re هو رقم رينولد

هل عامل الاحتكاك أعلى مع التدفق الصفحي؟

نعم فعلا. ال عامل الاحتكاك أعلى مع التدفق الصفحي. يمكننا إثبات ذلك بالنظر إلى صيغة عامل الاحتكاك. لقد ناقشنا بالفعل معادلة عامل الاحتكاك في القسم أعلاه.

من الصيغة يمكننا أن نرى أن عامل الاحتكاك يتناسب عكسيا مع رقم رينولد. رقم رينولد هو الأقل بالنسبة للتدفق الصفحي وبالتالي ينتج عنه قيمة أعلى لعامل الاحتكاك.

استخدام عامل الاحتكاك المروحي

يشير الاسم نفسه إلى أن عامل الاحتكاك مرتبط بالاحتكاك. ونعلم مدى أهمية معرفة مقدار خسائر الاحتكاك التي تحدث في السائل المتدفق.

من المهم أيضًا معرفة تقدير تقريبي للخسائر في الطاقة الحركية التي تحدث بسبب فقدان الرأس وفقدان الضغط. يساعدنا عامل الاحتكاك في إيجاد قيم هذه الكميات. من خلال معرفة هذه القيم ، يمكننا تصميم الأنابيب وفقًا لذلك لتجنب حدوث خسارة كبيرة بسبب الاحتكاك.

وحدات معامل الاحتكاك

لقد درسنا صيغة إيجاد عامل الاحتكاك. إذا عملنا على وحدات جميع الكميات التي تم استخدامها في الصيغة ، فسنرى أن كل شيء يُلغى ويصبح المعدل 1.

ومن ثم يمكننا أن نستنتج أن عامل احتكاك فانينج لا يحتوي على وحدات. إنه رقم بلا أبعاد تمامًا مثل رقم رينولد. العامل في حد ذاته هو نسبة بين كميتين متشابهتين ومن ثم فإن عامل الاحتكاك يجب أن يكون بلا أبعاد.

صيغة عامل الاحتكاك

عامل احتكاك المروحة هو النسبة بين إجهاد القص المحلي وكثافة الطاقة الحركية للتدفق. لقد ناقشنا بالفعل الصيغة في الأقسام أعلاه ولكننا سنقوم بدراستها مرة أخرى ، هذه المرة للتدفق المضطرب أيضًا.

يعطينا القسم أدناه صيغة احتكاك Fanning لكل من التدفق الصفحي والاضطراب لسائل يتدفق في أنبوب دائري-

رقائقي

فيما يلي صيغة احتكاك المروحة لسائل يتدفق في تدفق رقائقي في أنبوب دائري:

و = 16 / إعادة

عنيف

فيما يلي صيغة عامل احتكاك المروحة لسائل يتدفق في تدفق مضطرب في أنبوب دائري:

تهوية انخفاض ضغط عامل الاحتكاك

الاحتكاك هو الرئيسي سبب انخفاض الضغط لاخذ مكان. سيقلل الاحتكاك من سرعة تدفق السائل ويقلل أيضًا الضغط مع تدفق السائل في الأنبوب.

انخفاض الضغط يتناسب طرديا مع Fanning عامل الاحتكاك. كلما زادت قيمة عامل الاحتكاك سيكون انخفاض الضغط على طرفي الأنبوب. ومن ثم يمكننا القول أن الضغط ينخفض ​​مع تدفق السائل عبر الأنبوب.

العوامل المؤثرة في رقم رينولد

يتم إعطاء صيغة رقم رينولد أدناه-

من الصيغة أعلاه يمكننا أن نستنتج أن قيمة رقم رينولد تعتمد على كثافة السائل المتدفق ولزوجته الديناميكية والسرعة التي يتدفق بها السائل والقطر المكافئ للمقطع العرضي الذي يتدفق من خلاله السائل.

كيف يرتبط عامل احتكاك دارسي وعامل احتكاك فانينج؟

يمثل كل من عامل احتكاك دارسي وعامل احتكاك فانينج مقدار الاحتكاك الذي يحدث داخل السائل ويخبرنا مقدار انخفاض الضغط الذي يحدث داخل الأنبوب.

رياضيا ، عامل احتكاك دارسي هو أربعة أضعاف عامل احتكاك فانينغ. هذان العاملان متطابقان ويمثلان نفس الكمية التي تمثل الاحتكاك ويتم استخدامهما أيضًا لإيجاد الشيء نفسه وهو انخفاض الضغط. الاختلاف الوحيد بينهما هو العامل الرابع الذي يضربه عامل الاحتكاك الخاص بفانينج لإيجاد قيمة عامل دارسي.

أسباب انخفاض الضغط داخل الأنبوب

يمكن أن يكون هناك العديد من الأسباب لحدوث انخفاض في الضغط لسائل يتدفق داخل الأنبوب. ترد بعض الأسباب في القائمة أدناه-

  • سيقلل الاحتكاك من جدران الأنبوب من ضغط السائل. سيكون ضغط السائل الخارج من الأنبوب أقل من ضغط السائل الداخل إلى الأنبوب.
  • كما تساهم الانحناءات في الأنبوب أو تضييقه في انخفاض الضغط داخل الأنبوب.
  • عوائق داخل الأنبوب
  • أجهزة استشعار مثبتة داخل الأنبوب تعمل أيضًا كعوائق إضافية لتيار تدفق السائل.
  • تتسرب من جوانب جدران الأنبوب.
  • تسرب من المعدات المثبتة على الأنبوب.

ابهيشيك

مرحباً .... أنا أبهيشيك خامبهاتا ، لقد تابعت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. طوال أربع سنوات من عملي في الهندسة ، قمت بتصميم وطيران طائرات بدون طيار. موطن قوتي هو ميكانيكا الموائع والهندسة الحرارية. استند مشروعي في السنة الرابعة إلى تحسين أداء المركبات الجوية غير المأهولة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. أود التواصل مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل.

آخر المقالات