Kalkulačka parametrů podobnosti

Jak se objekt pohybuje atmosférou, molekuly plynu v atmosféře poblíž objektu jsou narušeny a pohybují se kolem objektu. Mezi plynem a objektem se generují aerodynamické síly. Velikost těchto sil závisí na tvaru objektu, rychlosti objektu, masě plynu procházejícího objektem a na dalších dvou důležitých vlastnostech plynu; viskozita nebo lepivost plynu a stlačitelnost nebo pružnost plynu. Pro správné modelování těchto účinků používají aerodynamika parametry podobnosti, které tyto účinky vyvolávají vůči ostatním silám přítomným v problému. Pokud mají dva experimenty stejné hodnoty pro parametry podobnosti, pak se relativní důležitost sil správně modeluje. Reprezentativní hodnoty pro vlastnosti vzduchu jsou uvedeny na jiné stránce, ale skutečná hodnota parametru závisí na stavu plynu a na nadmořské výšce.

Aerodynamické síly komplexně závisí na viskozitě plynu. plyn, molekuly plynu se drží na povrchu. Tím se poblíž povrchu vytvoří vrstva vzduchu, která se nazývá okrajová vrstva a která ve skutečnosti mění tvar objektu. Tok plynu reaguje na okraj mezní vrstvy, jako by to byl fyzický povrch objektu. Aby byly věci více matoucí, může se hraniční vrstva oddělit od těla a vytvořit efektivní tvar, který se hodně liší od fyzického tvaru. A aby to bylo ještě více matoucí, jsou podmínky proudění v blízkosti hraniční vrstvy často nestálé (mění se v čase). Hraniční vrstva je velmi důležitá při určování polohy objektu. Při určování a předpovídání těchto podmínek se aerodynamika spoléhá na větrné tunelování a velmi sofistikovanou počítačovou analýzu.

Důležitým parametrem podobnosti pro viskozitu je Reynoldsovo číslo. Reynoldsovo číslo vyjadřuje poměr inerciálních (odolných vůči změně nebo pohybu) sil k viskózním (těžkým a lepkavým) silám. Z podrobné analýzy rovnice zachování momentu jsou setrvačné síly charakterizovány součinem hustoty r krát rychlosti V krát gradientu rychlosti dV / dx. Viskózní síly jsou charakterizovány dynamickým koeficientem viskozity mu časem druhého gradientu rychlosti d ^ 2V / dx ^ 2. TheReynoldsovo číslo Re se pak stává:

Re = (r * V * dV / dx) / (mu * d ^ 2V / dx ^ 2)

Gradient rychlosti je úměrný rychlosti dělené délkovou stupnicí L. Podobně druhá derivace rychlosti je úměrná rychlosti dělené druhou mocninou stupnice délky. Pak:

Re = (r * V * V / L) / (mu * V / L ^ 2)

Re = (r * V * L) / mu

Reynoldsovo číslo je bezrozměrné číslo. Vysoké hodnoty parametru (řádově 10 milionů) naznačují, že viskózní síly jsou malé a tok je v podstatě neviditelný. Eulerovy rovnice lze poté použít k modelování toku. Nízké hodnoty parametru (řádově 1 sta) naznačují, že je třeba brát v úvahu viskózní síly.

Reynoldsovo číslo lze dále zjednodušit, použijeme-li kinematickou viskozitu nu, která je ekvivalentní dynamické viskozitě dělené hustota:

nu = mu / r

Re = V * L / nu

Zde je program JavaScriptu pro výpočet koeficientu viskozity a Reynoldsova čísla pro různou nadmořskou výšku, délku a rychlost.

Kvůli obavám o bezpečnost IT má v současné době mnoho uživatelů problémy běh vzdělávacích appletů NASA Glenn. Applety se pomalu aktualizují, ale je to zdlouhavý proces. Pokud znáte prostředí Java Runtime Environments (JRE), můžete zkusit stáhnout applet a spustit jej v integrovaném vývojovém prostředí (IDE). ), jako jsou Netbeans nebo Eclipse. Níže jsou uvedeny návody ke spouštění appletů Java na jednom IDE:
Netbeans
Eclipse

Jednotky: Planeta: Nadmořská výška

Vypočítat

Zadejte měřítko nadmořské výšky, rychlosti a délky

Zadejte
nohy
mph
nohy

výstup
Rychlost / Machovo číslo
Rychlost
Rychlost zvuku
Dynamický tisk
Mach #
Stlačitelnost
P statický
P celkem
T statický
T celkem
Viskozita
Hustota
Dynamický koef.
Kinematický koef.
Reynoldův #

Chcete-li změnit vstupní hodnoty, klikněte na vstupní pole (černé na bílém), přejděte zpět na vstupní hodnotu, zadejte novou hodnotu a stiskněte klávesu Enter na klávesnici (tím se nová hodnota odešle do programu). Zobrazí se výstupní pole (žlutá na černá) změnit hodnotu. Můžete použít imperiální nebo metrické jednotky a pomocí tlačítek nabídky můžete zadat buď Machovo číslo nebo rychlost. Stačí kliknout na tlačítko nabídky a kliknout na svůj výběr. Zobrazí se nedimenzionální Machovo číslo a Reynoldsovo číslo Pokud jste zkušení uživatelé této kalkulačky, můžete použít nelehkou verzi programu, který se do vašeho počítače načte rychleji. a nezahrnuje tyto pokyny. Kliknutím na toto tlačítko si můžete také stáhnout vlastní kopii programu pro spuštění offline:

U některých problémů můžeme Reynoldse vydělit délkovou stupnicí, abychom získali Reynoldsovo číslo na stopu Ref. To je dáno:

Ref = V / nu

The Reynolds počet na stopu (nebo na metr) zjevně není nedimenzionální číslo, jako je Reynoldsovo číslo. Reynoldsovo číslo na stopu můžete určit pomocí kalkulačky zadáním stupnice délky na 1 stopu.

Činnosti:
Průvodce Prohlídky

Navigace ..


Domovská stránka průvodce pro začátečníky

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *