Quand on considère l'air comme une combinaison d'un grand nombre de molécules, on peut l'appeler un milieu continu. Dans celui-ci, des particules individuelles peuvent entrer en contact les unes avec les autres. Cette représentation permet de simplifier considérablement les méthodes d'étude de l'air. En aérodynamique, il existe la réversibilité du mouvement, qui est largement utilisée dans le domaine des expériences pour les souffleries et dans les études théoriques utilisant le concept de flux d'air.
Concept important de l'aérodynamique
Selon le principe de réversibilité du mouvement, au lieu de considérer le mouvement d'un corps dans un milieu immobile, on peut considérer le parcours du milieu par rapport à un corps immobile.
La vitesse du flux incident non perturbé en mouvement inverse est égale à la vitesse du corps lui-même dans l'air calme.
Pour un corps qui se déplace dans l'air calme, les forces aérodynamiques seront les mêmes que pour un corps immobilecorps (statique) soumis à un flux d'air. Cette règle fonctionne à condition que la vitesse du corps par rapport à l'air soit la même.
Qu'est-ce que le débit d'air et quels en sont les concepts de base
Il existe différentes méthodes pour étudier le mouvement des particules de gaz ou de liquide. Dans l'un d'eux, les lignes de courant sont étudiées. Avec cette méthode, le mouvement des particules individuelles doit être considéré à un moment donné à un certain point de l'espace. Le mouvement dirigé des particules qui se déplacent de manière aléatoire est un flux d'air (un concept largement utilisé en aérodynamique).
Le mouvement du flux d'air sera considéré comme stable si, en tout point de l'espace qu'il occupe, la densité, la pression, la direction et l'amplitude de sa vitesse restent inchangées dans le temps. Si ces paramètres changent, le mouvement est considéré comme instable.
La ligne de courant est définie comme suit: la tangente en chaque point à celle-ci coïncide avec le vecteur vitesse en ce même point. L'ensemble de ces lignes de courant forme un jet élémentaire. Il est enfermé dans un tube. Chaque filet individuel peut être isolé et présenté comme s'écoulant isolément de la masse d'air totale.
Lorsque le flux d'air est divisé en flux, vous pouvez visualiser son flux complexe dans l'espace. Les lois de base du mouvement peuvent être appliquées à chaque jet individuel. Il s'agit de la conservation de la masse et de l'énergie. En utilisant les équations de ces lois, on peut effectuer une analyse physique des interactions de l'air et d'un corps solide.
Vitesse et type de mouvement
Concernant la nature du flux, le flux d'air est turbulent et laminaire. Lorsque les flux d'air se déplacent dans le même sens et sont parallèles les uns aux autres, il s'agit d'un flux laminaire. Si la vitesse des particules d'air augmente, elles commencent à avoir, en plus de la translation, d'autres vitesses qui changent rapidement. Un flux de particules perpendiculaire à la direction du mouvement de translation se forme. C'est le flux chaotique - turbulent.
La formule de mesure du débit d'air inclut la pression, qui est déterminée de plusieurs façons.
La vitesse d'un écoulement incompressible est déterminée en utilisant la dépendance de la différence entre la pression totale et la pression statique par rapport à la densité de la masse d'air (équation de Bernoulli): v=√2(p 0-p)/p
Cette formule fonctionne pour des débits jusqu'à 70 m/s.
La densité de l'air est déterminée par le nomogramme de pression et de température.
La pression est généralement mesurée avec un manomètre à liquide.
Le débit d'air ne sera pas constant sur toute la longueur de la canalisation. Si la pression diminue et que le volume d'air augmente, il augmente constamment, contribuant à une augmentation de la vitesse des particules du matériau. Si la vitesse d'écoulement est supérieure à 5 m/s, un bruit supplémentaire peut se produire dans les vannes, les coudes rectangulaires et les grilles de l'appareil à travers lesquels il passe.
Indicateur d'énergie
La formule par laquelle la puissance est déterminéedébit d'air (libre), est le suivant: N=0,5SrV³ (W). Dans cette expression, N est la puissance, r est la densité de l'air, S est la surface de l'éolienne affectée par le débit (m²) et V est la vitesse du vent (m/s).
D'après la formule, on peut voir que la puissance de sortie augmente proportionnellement à la troisième puissance du débit d'air. Ainsi, lorsque la vitesse augmente de 2 fois, la puissance augmente de 8 fois. Par conséquent, à faible débit, il y aura une petite quantité d'énergie.
Toute l'énergie du flux, qui crée, par exemple, le vent, ne peut pas être extraite. Le fait est que le passage à travers la roue du vent entre les pales est sans entrave.
Le flux d'air, comme tout corps en mouvement, a l'énergie du mouvement. Il possède une certaine quantité d'énergie cinétique qui, en se transformant, se transforme en énergie mécanique.
Facteurs affectant le débit d'air
La quantité maximale d'air qui peut être dépend de nombreux facteurs. Ce sont les paramètres de l'appareil lui-même et de l'espace environnant. Par exemple, si nous parlons d'un climatiseur, le débit d'air maximal refroidi par un équipement en une minute dépend considérablement de la taille de la pièce et des caractéristiques techniques de l'appareil. Avec de grandes surfaces, tout est différent. Pour qu'ils soient refroidis, des flux d'air plus intensifs sont nécessaires.
Dans les ventilateurs, le diamètre, la vitesse de rotation et la taille des pales, la vitesse de rotation, le matériau utilisé dans sa fabrication sont importants.
BDans la nature, nous observons des phénomènes tels que les tornades, les typhons et les tornades. Ce sont tous des mouvements d'air, dont on sait qu'ils contiennent de l'azote, de l'oxygène, des molécules de dioxyde de carbone, ainsi que de l'eau, de l'hydrogène et d'autres gaz. Ce sont aussi des flux d'air qui obéissent aux lois de l'aérodynamique. Par exemple, lorsqu'un vortex se forme, nous entendons les bruits d'un moteur à réaction.
