ΙΑΧΥΣΗ ΜΟΡΙΑΚΗ ΤΥΡΒΩ ΗΣ ΝΟΜΟΣ FIK J ΣΥΝΤ. ΜΟΡ. ΙΑΧ. ΡΟΗ MAZAΣ / M.E. M.X. ΙΑΤΗΡΗΣΗ ΜΑΖΑΣ J Σ Σ Σ ΕΠΙΦ. ΑΠΟΣ. ------------------ ΟΓΚΟΣ
, B ep 4 ΛΥΣΗ: Ε Ω ΘΕΩΡΕΙΤΑΙ ΟΤΙ Ο ΧΩΡΟΣ ΠΛΗΡΟΥΤΑΙ ΣΥΝΕΧΩΣ ΑΠΟ ΡΕΥΣΤΟ ΣΕ ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ ΠΑΡΑΓΕΤΑΙ Η Ι ΙΑ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗΝ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ Κ.Θ.Α.. l ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΙΑ ΡΟΜΗ ΜΟΡΙΩΝ. P, N ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΝΑ ΒΡΟΥΜΕ ΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙ ΙΟ ΜΕΤΑ ΑΠΟ Ν ΕΛΕΥΘΕΡΕΣ ΙΑ ΡΟΜΕΣ ΣΕ ΑΠΟΣΤΑΣΗ : P, N π N u ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΜΟΡΙΟΥ N u l P, ep l N l ep πu ul ΥΠΑΡΧΕΙ ΑΝΑΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑΞΥ, P ΚΑΙ ul Nl ΗΛΑ Η ΚΑΤΑΛΗΓΟΥΜΕ ΣΤΟ Ι ΙΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ ΕΙ- ΤΕ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΟΥΜΕ ΤΗ ΣΥΝΕΧΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΙΑΧΥΣΗΣ ΝΟΜΟΣ FIK ΕΙΤΕ ΞΕΚΙΝΗΣΟΥΜΕ ΑΠΟ ΒΑΣΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟ- ΣΚΟΠΙΚΟ ΕΠΙΠΕ Ο.
3 ΤΩΡΑ ΜΕ ΚΙΝΗΣΗ: ιατήρηση µάζας: ολική µεταβολή σε Ο.Ε. καθαρή εισροή µάζας... ] [ z z W U µ ε κ r ΕΞΙΣΩΣΗ ΜΕΤΑΦΕΡΟΜΕΝΗΣ ΙΑΧΥΣΗΣ z z W U ΤΥΡΒΩ ΗΣ ΙΑΧΥΣΗ 3 3,,
4, ΑΣΥΜΠΙΕΣΤΟ ΡΕΥΣΤΟ, ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ ΤΥΡΒΩ ΟΥΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΤΗΝ /Μ.Ε. ΚΑΙ ΧΡΟΝΟΥ ΤΩΡΑ: j j j ΜΗΤΡΩΟ ΤΥΡΒΩ ΟΥΣ ΙΑΧΥΣΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΕ ΙΟΥ ΡΟΗΣ-Π.Ρ.
5 ΤΕΛΟΣ: j όχι άθροισµα, zz j z zz 3,, ΤΩΡΑ:, ΑΛΛΑ: >> ΙΟΤΙ ΚΛΙΜΑΚΕΣ ΤΥΡΒΩ ΟΥΣ ΚΙΝΗΣΗΣ >> ΚΛΙ- ΜΑΚΑ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ. ΕΤΣΙ:
6 ΑΝ ΤΥΡΒΩ ΗΣ ΙΑΧΥΣΗ ΙΣΟΤΡΟΠΗ zz T T ΑΝ ΕΧΩ ΡΟΗ ό T U σταθερ ΚΑΙ ΜΑΖΑ m ΠΟΥ ΠΡΟΣΤΙΘΕΤΑΙ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΛΥΣΗ: ] 4 ep[ 4, U m T T π ΛΥΣΕΙΣ, ΚΑΙ ΣΤΟΝ ΤΥΡΒΩ Η ΧΩΡΟ, ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΒΡΕΘΟΥΝ ΑΝ ΕΙΝΑΙ ΓΝΩΣΤΗ ΕΞΑΡΤΗΣΗ ΤΟΥ T ΑΠΟ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΕ ΙΟΥ ΡΟΗΣ T ~ ΜΕΓΕΘΟΣ ΣΤΡΟΒΙΛΩΝ u ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙ- ΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΤΥΡΒΗΣ.
ΙΑΦΟΡETIKΟ ΓΙΑ ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΧΩΡΙΣ ΣΤΕΡΕΑ ΟΡΙΑ ΤΥΡΒΩ Η ΡΟΗ ΚΑΙ ΓΙΑ ΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΤΥΡΒΩ Η ΡΟΗ ΜΕ ΣΤΕΡΕΑ ΟΡΙΑ. ΓΙΑ ΕΛΕΥΘΕΡΗ, ΟΜΟΓΕΝΗ ΤΥΡΒΩ Η ΡΟΗ, ΚΑΤΑ BATHEOR: /3 4/ 3 ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ Τ.Κ.Ε. T ε l, ε ΜΕΣΟΣ ΡΥΘΜΟΣ l ΚΛΙΜΑΚΑ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΩΝ ΠΟΥ ΣΥΜ- ΜΕΤΕΧΟΥΝ ΣΤΗΝ ΙΑΧΥΣΗ. Υ ΡΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΙΑΣΠΟΡΑ ΣΕ ΤΥΡΒΩ Η ΡΟΗ ΟΡΙΣΜΟΣ ΙΑΣΠΟΡΑΣ: ΠΑΡΑΠΕΡΑ ΕΞΑΠΛΩΣΗ. ΙΑΦΟΡΑ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΚΑΙ ΤΥΡΒΩ ΟΥΣ ΙΑΧΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΙΣ ΚΛΙΜΑΚΕΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΗΚΟΥΣ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΗΣ. Ε Ω ΠΕΡΙΓΡΑΦΟΝΤΑΙ ΜΕΣΑ ΜΕΓΕΘΗ ΣΕ ΟΛΟΚΛΗΡΗ ΙΑΤΟΜΗ ΚΑΘΕΤΗ ΣΤΗ ΡΟΗ. ΕΙΣΑΓΟΥΜΕ ΕΝΝΟΙΑ ΜΕΤΑΦΕΡΟΜΕΝΗΣ ΙΑΣΠΟΡΑΣ ΜΕ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΤΥΡΒΩ ΟΥΣ ΙΑΣΠΟΡΑΣ, ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΜΕ ΤΟΥΣ TX, TY, κλπ. 7
ΜΟΝΟ ΙΑΣΤΑΤΗ ΙΑΣΠΟΡΑ ΕΣΚΙΑΣΜΕΝΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΜΕ ΜΑΥΡΟ ΕΙΧΝΟΥΝ ΠΡΟΦΙΛ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕ Ο Β-Β ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ α ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΕΥΣΤΟΥ ΜΕ ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ u u ΚΑΙ β ΤΥΡΒΩ ΗΣ ΙΑΧΥΣΗ. ΛΟΓΩ ΙΑΦΟΡΑΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΤΙΣ ΘΕΣΕΙΣ, ΛΩΡΙ Α Α ΘΑ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΘΕΙ ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΜΟΝΑ ΕΣ Χ.Μ. ΑΡΓΟΤΕΡΑ ΚΑΙ ΤΑ Ρ.Σ. ΠΟΥ ΕΥΡΙΣΚΟΝΤΟ ΑΡΧΙΚΑ ΣΤΗΝ Ι ΙΑ ΙΑΤΟΜΗ Α, ΤΩΡΑ Χ.Μ. ΜΕΤΑ ΘΑ ΒΡΕ- ΘΟΥΝ ΣΕ ΙΑΦΟΡΕΣ ΘΕΣΕΙΣ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΣΩ- ΛΗΝΑ. ΕΠΙΣΗΣ ΛΟΓΩ ΤΥΡΒΗΣ, ΕΝΑΣ ΜΙΚΡΟΣ ΟΓΚΟΣ ΡΕΥ- ΣΤΟΥ, ΣΤΟ Ρ, ΘΑ ΥΠΟΣΤΕΙ ΑΝΑΜΙΞΗ. ΓΙΑ ΤΟ ΣΩΛΗΝΑ, ΜΠΟΡΟΥΜΕ ΝΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗ- ΣΟΥΜΕ ΤΗ ΜΕΣΗ ΧΩΡΙΚΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ, c, ΣΕ ΟΛΗ ΤΗ ΙΑΤΟΜΗ ΚΑΙ ΤΗ ΜΕΣΗ ΧΩΡΙΚΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ, U, ΣΕ ΟΛΗ ΤΗ ΙΑΤΟΜΗ: 8
U Q c cdσ, U udσ Σ Σ Σ Σ Σ ΤΑ c ΚΑΙ U ΥΠΑΚΟΥΟΥΝ ΜΙΑ - ΕΞΙΣΩΣΗ, ΤΥΠΟΥ ΙΑΧΥΣΗΣ, ΜΕ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΑΣΠΟΡΑΣ,, ΣΥΝΑΡ- ΤΗΣΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΡΟΗΣ G.I. TAYOR. ΑΓΩΓΟΣ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΙΑΤΟΜΗΣ ΜΕ: υ w : u zz z z ----------------- ---------------- ---------------- Ι << ΙΙ ΙΙΙ ΕΤΣΙ: u zz z z u U u, c c c U, c ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΣΕ ΟΛΗ ΤΗΝ ΙΑΤΟΜΗ. ΣΥΝΑΡ- ΤΗΣΕΙΣ ΑΠΟΣΤΑΣΗΣ. u, ΧΩΡΙΚΕΣ ΑΠΟΚΛΙΣΕΙΣ ΑΠΟ U, c c 9
z zz z u U ΟΛΟΚΛΗΡΩΝΩ ΠΑΝΩ ΣΤΗΝ ΙΑΤΟΜΗ, ΛΑΜΒΑΝΟ- ΝΤΑΣ ΥΠΟΨΙΝ ΟΤΙ ΣΤΑ ΣΤΕΡΕΑ ΟΡΙΑ ΤΗΣ ΙΑΤΟΜΗΣ:, z u KAI. ΕΤΣΙ: u U Η ΙΠΛΗ ΜΠΑΡΑ ΕΚΦΡΑΖΕΙ ΤΗ ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ ΣΤΗ ΙΑ- ΤΟΜΗ ΤΟΥ ΑΓΩΓΟΥ. ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΝΑ ΜΕΓΑΛΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΙΑΣΤΗΜΑ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΤΟ ΑΝΑΛΟΓΟ ΤΟΥ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΙΣΑ- ΓΩΓΗ ΡΥΠΟΥ ΣΤΗ ΡΟΗ, ΜΠΟΡΟΥΜΕ ΝΑ ΓΡΑΨΟΥΜΕ: u ΚΑΙ ΕΤΣΙ: U
ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΒΡΟΥΜΕ ΣΧΕΣΗ ΕΞΑΡΤΗΣΗΣ ΑΠΟ ΧΑΡΑ- ΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΡΟΗΣ, ΚΑΙ ΝΑ ΟΥΜΕ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΠΟΙΟ ΧΡΟΝΟ ΚΑΙ ΜΕΤΑ ΙΣΧΥΕΙ Η ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΣΧΕΣΗ. ΜΙΚΡΟΚΛΙΜΑΚΑ ANGRANGE: T.3R ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ ΜΗΚΟΣ ΙΑΤΟΜΗΣ ΑΓΩΓΟΥ R H Υ ΡΑΥΛΙΚΗ ΑΚΤΙΝΑ u τ / ρ * o ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΡΙΒΗΣ H u * T ι ΓΙΑ ΧΡΟΝΟΥΣ < < 3: ΕΞΙΣΩΣΗ ΙΑΣΠΟΡΑΣ ΕΝ ΙΣΧΥΕΙ ιι ΓΙΑ ΧΡΟΝΟΥΣ 3 < < 6: T ιιι ΕΧΩ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ. T ΓΙΑ ΧΡΟΝΟΥΣ 6 < : ΕΞΙΣΩΣΗ ΙΑΣΠΟΡΑΣ ΙΣΧΥΕΙ
ΓΙΑ ΣΩΛΗΝΕΣ: ΣΕ ΑΓΩΓΟΥΣ ΜΕ Ε.Ε.:.r o u * a ΑΚΤΙΝΑ 5.9 o u, * o ΒΑΘΟΣ ΡΟΗΣ ΓΙΑ ΦΥΣΙΚΟΥΣ ΑΝΟΙΚΤΟΥΣ ΑΓΩΓΟΥΣ Φ. Υ ΑΤΟΡEYMATΑ 5R u 7R u * < H H * < ΤΙΜΕΣ >>. 5.9 o u * FISHER ΥΠΟΣΤΗΡΙΖΕΙ ΟΤΙ ΤΟΥΤΟ ΟΦΕΙΛΕΤΑΙ ΣΤΟΝ 3 ΧΑΡΑΚΤΗΡΑ ΡΟΗΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΚΑΤΑ ΒΑΘΟΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΩΝ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ, U, ΣΤΗΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ. ΙΑΣΠΟΡΑ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΖΩΝΗ ΕΧΟΥΜΕ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ ΕΞΙΣΩΣΗ ΚΙΝΗΣΗΣ, π.χ. ΡΗΧΩΝ ΝΕΡΩΝ. ΑΝ Η ΤΟ ΤΟΠΙΚΟ ΒΑΘΟΣ ΤΗΣ ΡΟΗΣ: U H H udz, H H dz
ΑΝ ΜΕ ΠΑΡΑΣΤΗΣΟΥΜΕ ΤΗ ΜΕΣΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΡΥ- ΠΩΝ ΜΕ ΒΑΘΟΣ ΤΟΤΕ: U, ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΠΕ ΙΟΥ ΡΟΗΣ ΑΝ ΕΧΩ ΑΓΩΓΟ ΑΠΕΙΡΟΥ ΠΛΑΤΟΥΣ, q, q ΠΑΡΟ- ΧΕΣ/µ.π.: 5.9 / q,. / q, q q q s f n f o o o ΒΑΘΟΣ ΡΟΗΣ. s ΚΑΙ n ΕΙΧΝΟΥΝ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΡΟΗΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΚΑΘΕΤΗ ΠΡΟΣ ΑΥΤΗΝ. f ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΤΡΙΒΗΣ. 3
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΩΝ ΤΥΡΒΩ ΟΥΣ ΙΑΧΥΣΗΣ, ε ή κ ΘΕΩΡΙΑ G.I. TAYOR ε ε ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΡΟΗΣ ε Ε Ω ΕΙΝΑΙ Ο ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΤΥΡΒΩ ΟΥΣ ΙΑΧΥΣΗΣ ΤΡΟΧΙΕΣ 4
r T o u r dt, u r ΛΑΓΚΡΑΝΖΙΑΝΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ] u ~ R dτdτ oo [, u u τ R τ u~ u ~ u u T R dτ ΛΑΓΚΡΑΝΖΙΑΝΗ ΚΛΙΜΑΚΑ ΧΡΟΝΟΥ o u~ ΛΑΓΚΡΑΝΖΙΑΝΗ ΚΛΙΜΑΚΑ ΜΗΚΟΥΣ T ΓΙΑ < T, < ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΣΥΣΧΕΤΙΖΟΝΤΑΙ ΙΑΤΗ- ΡΟΥΝ ΜΝΗΜΗ l ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ ΜΗΚΟΥΣ ΜΕΓΕΘΟΣ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΙΝΗΣ ΥΟ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ: ΜΕΓΑΛΟΙ ΧΡΟΝΟΙ T >> T [ ] u ~ T σταθερό d[ ] d u~ T ΙΑΝΥΘΕΙΣΑ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΣΕ ΑΣΥ- ΣΧΕΤΙΣΤΑ ΒΗΜΑΤΑ. 5
/ [ ], ΟΠΩΣ ΣΕ ΤΥΧΑΙΟ ΠΕΡΙΠΑΤΟ. ή ~ ~ ε κ u T u ΣΤΑΘΕΡΟ ΓΙΑ >> T. ΜΙΚΡΟΙ ΧΡΟΝΟΙ << T. R [ ] u~ [ ] d u~ a ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΜΕ ΧΡΟΝΟ d ΠΛΗΡΗΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΒΗ- u~ ΜΑΤΩΝ. ε ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΣ ΓΙΑ << T. ε ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΙΑΣΤΑΣΗΣ ΝΕΦΟΥΣ ΣΕ ΧΡΟΝΟ T ΣΩΜΑΤΙ ΙΟ ΙΑΝΥΕΙ RMS ΑΠΟΣΤΑΣΗ ~. ut ΓΙΑ >> T ΜΕΓΕΘΟΣ ΙΑΧΕΟΜΕΝΟΥ ΝΕΦΟΥΣ >> ΚΑΙ ε ΣΤΑΘΕΡΟ. 6
ΓΙΑ ΜΙΚΡΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΝΕΦΗ: < ΚΑΙ ε ή κ ΑΥΞΑΝΕΙ ΜΕ ΜΕΓΕΘΟΣ ΝΕΦΟΥΣ. ΓΙΑ ΠΟΛΥ ΜΙΚΡΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΝΕΦΗ: ε u~. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ ε ή κ ΑΥΞΑΝΕΙ ΜΕ ΜΕΓΕΘΟΣ ΝΕΦΟΥΣ ΟΤΑΝ ΑΥΤΟ ΕΙΝΑΙ <. ΑΥΤΟ ΕΙΝΑΙ ΓΝΩΣΤΟ ΩΣ ΣΧΕΤΙΚΗ ΙΑΧΥΣΗ. ΗΛΑ Η ΜΕΓΕΘΟΣ ε ΕΙΝΑΙ ΣΧΕΤΙΚΟ ΜΕ ΜΕΓΕΘΟΣ ΝΕΦΟΥΣ. ΟΤΑΝ ΜΕΓΕΘΟΣ ΝΕΦΟΥΣ PATH ΕΙΝΑΙ ΣΤΗΝ Α- ΡΑΝΕΙΑΚΗ ΥΠΟΠΕΡΙΟΧΗ BATEOR: ds d ε / 3 s /3 s ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΥΟ ΣΩΜΑΤΙ ΙΩΝ ΝΟΜΟΣ ΙΑΧΥΣΗΣ 4/3 ΗΛΑ Η ΣΧΕΣΗ: ε a 4/ 3 ΙΣΧΥΕΙ ΣΕ ΘΑΛΑΣΣΑ ΚΑΙ ΣΕ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ a ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΕΞΑΡΤΩΜΕΝΟΣ ΑΠΟ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΚΑ- ΤΑΣΤΡΟΦΗΣ Τ.Κ.Ε. ΜΕΤΡΟ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΝΕΦΟΥΣ 7
ΙΑΣΤΑΤΙΚΑ ΠΡΕΠΕΙ: /3 4/ 3, ΑΝ α ΕΚΦΡΑΖΕΙ ΤΑ- ε a ΧΥΤΗΤΑ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗΣ Τ.Κ.Ε. ΗΛΑ Η: 3 a a /. > a >. cm /3 /sec ε cm /sec cm 8