Ανασκόπηση εννοιών ρευστομηχανικής

Σχετικά έγγραφα
ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ

κατά το χειµερινό εξάµηνο του ακαδηµαϊκού έτους ΕΜ-351 του Τµήµατος Εφαρµοσµένων Μαθηµατικών της Σχολής Θετικών

Μακροσκοπική ανάλυση ροής

Υδροδυναμική. Περιγραφή της ροής Μορφές ροών Είδη ροών Εξίσωση συνέχειας Εξίσωση ενέργειας Bernoulli

ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ. Α. Παϊπέτης. 6 ο Εξάμηνο Μηχανικών Επιστήμης Υλικών

Υποστηρικτικό υλικό για την εργασία «Πειραματική διάταξη για τη μελέτη της ροής ρευστού σε σωλήνα» του Σπύρου Χόρτη.

Εφαρμοσμένη Υδραυλική. ΕΔΙΠ, Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, ΑΠΘ

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. Ρευστά. Επιμέλεια: ΑΓΚΑΝΑΚΗΣ A.ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, Φυσικός.

Ορμή και Δυνάμεις. Θεώρημα Ώθησης Ορμής

Περιεχόμενα. Εξίσωση Συνέχειας Αστρόβιλη Ροή Εξισώσεις Κίνησης. Σειρά ΙΙ 2

Εισαγωγή στην Αστρόβιλη Άκυκλη Ροή

Ρευστoμηχανική Εισαγωγικές έννοιες. Διδάσκων: Άλκης Παϊπέτης Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών

website:

Διαφορική ανάλυση ροής

Εξισώσεις Κίνησης (Equations of Motion)

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ- ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ NAVIER STOKES

v = 1 ρ. (2) website:

Ενότητα 9: Ασκήσεις. Άδειες Χρήσης

Αστροφυσική. Ενότητα # 1 (Εισαγωγική): Εισαγωγή στη Ρευστομηχανική. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΝΟΙΚΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ

Δυναμική των ρευστών Στοιχεία θεωρίας

website:

Κινηματική ρευστών. Ροή ρευστού = η κίνηση του ρευστού, μέσα στο περιβάλλον του

6. ΙΑΦΟΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΡΟΗΣ

website:

Προσεγγιστικός υπολογισµός άνωσης και επαγόµενης αντίστασης µε θεωρία φέρουσας γραµµής.

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΝΟΙΧΤΩΝ ΚΑΙ ΚΛΕΙΣΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ

y T - yy z x T + yy T + yz T + yx T + xy T + zy T - xz T - zx T - zz T - xx T + xx T + zx T + xz T + zz T - zy T - xy T - yx T - yz

Μόνιμη ροή. Τοπικές ανομοιογένειες δεν επηρεάζουν τη ροή, τοπικές απώλειες Συνήθως κυκλικοί αγωγοί γ του εμπορίου

Μοριακή δομή υγρών: Μόρια υγρών με ασυνέχειες και χαλαρή δομής σε σχέση με τα στερεά αλλά περισσότερο συνεκτικής σε σχέση με τα αέρια.

Μετεωρολογία. Ενότητα 7. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕ ΠΟΛΥΦΑΣΙΚΑ, ΠΟΛΥΣΥΣΤΑΤΙΚΑ & ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

3. ΥΝΑΜΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΩΝ ΒΡΑΧΙΟΝΩΝ

p = p n, (2) website:

ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Αγγελίδης Π., Αναπλ. Καθηγητής ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΞΑΝΘΗ

ΡΕΥΣΤΑ. Φυσική Θετικού Προσανατολισμου Γ' Λυκείου

u u u u u u u u u u u x x x x

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Σελίδα 1 από 6

Ήπιες κλίσεις, άνοδος πυθμένα μόνο σε τοπικές συναρμογές Η ροή μεταβάλλεται χωρικά με τη διαφορά αναγλύφου. Ευκολία προσαρμογής στο ανάγλυφο

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 10 Μηχανική των ρευστών

Υδραυλικές Μηχανές και Ενέργεια

Δαπάνη ενέργειας Περιορισμένο μήκος Επιδράσεις στον αγωγό από ανάντη και κατάντη Ποια εξίσωση, Ενέργειας η ορμής?

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 1 η : Πτώση πίεσης σε αγωγό κυκλικής διατομής

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΚΙΝΗΣΗΣ (Equations of Motion)

Στοιχεία Μηχανολογικού Εξοπλισμού

Σεµινάριο Αυτοµάτου Ελέγχου

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 09 Ροπή Αδρανείας Στροφορμή

website:

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΝΟΙΚΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ

Λύσεις 1ης σειράς ασκήσεων

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3/2/2016 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 η & 2 η : ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΦΥΣΙΚΗ, Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ*

Ροή με στροβιλότητα Αστρόβιλη ροή

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2.1 ΕΙΔΗ ΡΟΩΝ 2.2 ΣΥΣΤΗΜΑ & ΟΓΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ 2.3 ΕΙΔΗ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Σημειώσεις. Επιμέλεια: Άγγελος Θ. Παπαϊωάννου, Ομοτ. Καθηγητής ΕΜΠ

Ροη αέρα σε Επίπεδη Πλάκα

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΤΗΣΗΣ 3A: ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

Περιορισμένο μήκος Επιδράσεις στον αγωγό από ανάντη και κατάντη Ποια εξίσωση, Ενέργειας η ορμής?

Σημειώσεις Εγγειοβελτιωτικά Έργα

Εγγειοβελτιωτικά Έργα και Επιπτώσεις στο Περιβάλλον

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

Ρευστομηχανική Εισαγωγικές έννοιες

Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου 5/3/2017

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 4-5

ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΕΡΓΑ

Εκχε Εκχ ιλισ λ τές λεπτής στέψεως στέψεως υπερχει ρχ λιστής ής φράγματ γμ ος Δρ Μ.Σπηλιώτης Σπηλ Λέκτορας

Χρησιμοποιείται για καταστροφή ενέργειας Γενικά δεν επιθυμείτε στο σχεδιασμό ΠΑΝΤΑ συμβαίνει όταν: ροή από υπερκρίσιμη ρ σε υποκρίσιμη

Τα τρία βασικά προβλήματα της Υδραυλικής

Εξίσωση της ενέργειας Ομοιόμορφη ροή σε ανοικτούς αγωγούς

Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Μηχανική των Ρευστών Ι Ακαδ. Έτος Άσκηση 2, Καθηγητής Σ. Τσαγγάρης ΑΣΚΗΣΗ 2

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : MAΡΤΙΟΣ 2017 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 7

2g z z f k k z z f k k z z V D 2g 2g 2g D 2g f L ka D

Ρευστομηχανική. Γεώργιος Γκαϊντατζής Επίκουρος Καθηγητής. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 11 ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών

ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΠΥΡΑΥΛΩΝ. Η προώθηση των πυραύλων στηρίζεται στην αρχή διατήρησης της ορμής.

Αιολική Ενέργεια & Ενέργεια του Νερού

ΚΑΤΑΝΟΜΗ BOLTZMANN ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ. Κυριάκος Χ. Γιαννάκογλου Kαθηγητής ΕΜΠ

dv 2 dx v2 m z Β Ο Γ

θέμα, βασικές έννοιες, ομοιόμορφη Δρ Μ. Σπηλιώτη Λέκτορα Κείμενα από Μπέλλος, 2008 και από τις σημειώσεις Χρυσάνθου, 2014

Αρχή της συνέχειας Εξίσωση Μπερνούλι Εφαρμογές

3. ΚΙΝΗΣΗ ΡΕΥΣΤΟΥ-ΕΞΙΣΩΣΗ BERNOULLI Κίνηση σωµατιδίων ρευστού

Λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες. διατομή και θεώρηση

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΡΟΗ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΑΓΩΓΟ

Πορώδη µέσα - Εξισώσεις ροής

ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ & ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΩΝ

Απώλειες φορτίου Συντελεστής τριβής Ο αριθμός Reynolds Το διάγραμμα Moody Εφαρμογές

Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου ~~ Ρευστά ~~

b proj a b είναι κάθετο στο

Το ελαστικο κωνικο εκκρεμε ς

Μετεωρολογία. Ενότητα 7. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.

Κανόνας της αλυσίδας. J ανοικτά διαστήματα) ώστε ( ), ( ) ( ) ( ) fog ' x = f ' g x g ' x, x I (2)

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΑΝΤΛΗΤΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Transcript:

Υδραυλική &Υδραυλικά Έργα Ανασκόπηση εννοιών ρευστομηχανικής Δημήτρης Κουτσογιάννης Τομέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Φωτογραφίες σχηματισμού σταγόνων νερού

Φωτογραφίες schlieren θερμικά επαγόμενων ροών

Φωτογραφία schlieren υπερηχητικού αεροπλάνου Mach 1.2

Φωτογραφίες schlieren και σκιογράφημα (shadowgraph) υπερηχητικού βλήματος

Γραμμές ροής πίσω από κύλινδρο

Γραμμές ροής σε ιστιοφόρο

Γραμμές ροής σε ανεύρυσμα καρωτίδας Yiannis Ventikos, LTNT, ETH Zürich, Switzerland

Ακολουθίες (streamlines)

Χρονογραμμές (Timelines) Οπτικοποίηση οριακού στρώματος σε ροή νερού πάνω από στερεό όριο Παραγωγή από σωλήνα φυσαλίδων υδρογόνου

Διανυσματική απεικόνιση πεδίου ανέμου

Πεδίο επιτάχυνσης από πεδίο ταχύτητας a a particle particle dv particle dt V dt V dx V dy V dz t dt x dt y dt z dt,, V V x t y t z t particle particle particle particle particle particle particle,t) dxparticle dy particle dz particle u, v, w dt dt dt V V V V aparticle u v w t x y z a x, y, z, t = dv dt = V t + (V )V Τοπική Ολική, σωματιδιακή, υλική, Lagrange, Euler Μεταθετική

Υπολογισμός γραμμών ροής και τροχιών Γραμμές ροής dr dxi dyj dzk παράλληλο προς V ui vj wk Άρα dr dx dy dz V u v w Τροχιές dxparticle dy particle dz particle u, v, w dt dt dt

Τυπολογία της κίνησης ρευστών Μετάθεση Περιστροφή Γραμμική παραμόρφωση (τροπή) Γωνιακή παραμόρφωση (τροπή)

Τανυστής ταχυτήτων παραμόρφωσης u 1u v 1u w x 2 y x 2 z x xx xy xz 1 v u v 1 v w ij yx yy yz 2 x y y 2 z y zx zy zz 1w u 1w v w 2 x z 2 y z z

Γωνιακή ταχύτητα - Στροβιλότητα 1 w v 1 u w 1 v u i j k 2 y z 2 z x 2 x y Γωνιακή ταχύτητα ζ rotv V 1 ω 2 i x u j y v w v u w v u i j k y z z x x y ζ Στροβιλότητα 1 uz u ru ur uz u r er e e r z z r r k z w z

Παραδείγματα κυκλικών ροών με και χωρίς στροβιλότητα u 0, u r r 2 ru u r 1 r 1 e 0 e 2e r r r r z z z K ur 0, u r 1ru u r 1K e 0e 0e r r r r z z z

Ανάλυση μονοδιάστατων ροών Θεώρημα μεταφοράς του Reynolds γενική περίπτωση Ολική μεταβολή μιας ιδιότητας Α του ρευστού που καταλαμβάνει τον όγκο U στο χρόνο t Ανά μονάδα χρόνου μεταβολή της ιδιότητας Α στον όγκο U (α «πυκνότητα» ή «ένταση» της Α (α = da/dm) Καθαρή εισροή της ιδιότητας Α μέσω της επιφάνειας Ε που περιβάλλει τον όγκο U

Θεώρημα μεταφοράς του Reynolds για όρια του όγκου αναφοράς σταθερά στο χρόνο

Εξίσωση συνέχειας (= διατήρησης μάζας) Προκύπτει από το θεώρημα Reynolds για α = 1 και dm/dt = 0 (διατήρηση μάζας) Γενικά Για όρια του όγκου αναφοράς σταθερά στο χρόνο Για σταθερά όρια και ασυμπίεστο ρευστό Για μόνιμη ροή και ασυμπίεστο ρευστό

Εξίσωση συνέχειας ειδικές περιπτώσεις ασυμπίεστο ρευστό Ορισμός της παροχής: Q = E V de Ορισμός της μέσης ταχύτητας: V μ = Q / E Αγωγός με στερεά όρια (υπό πίεση), όγκος αναφοράς μεταξύ των διατομών 1 και 2: Q 1 = Q 2 Όγκος αναφοράς με στερεά όρια και πολλές εισόδους και εξόδους: Σ Q εισρ = Σ Q εκρ Όγκος αναφοράς με ελεύθερη επιφάνεια μεταξύ των διατομών 1 και 2, μη μόνιμη ροή: Q 1 = Q 2 + ds/dt

Εξίσωση ορμής (ή κατ άλλους «ποσότητας κίνησης») Προκύπτει από το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα σε συνδυασμό με το θεώρημα Reynolds για a = V Γενικά Για μόνιμη ροή Για μόνιμη ροή, και όγκο αναφοράς μεταξύ των διατομών 1 (ανάντη) και 2 (κατάντη) όπου β συντελεστής συνόρθωσης ορμής: Απλοποίηση για ασυμπίεστο ρευστό, θεωρώντας β 1

δυναμική πίεσης (ροής) κινητική Μηχανική ενέργεια ροής ανά μονάδα μάζας e = gz + p/ρ + V 2 /2 (μονάδες: ταχύτητα 2 ) ανά μονάδα βάρους Η = z + p/ρg + V 2 /2g (μονάδες: μήκος)

Προσεγγιστικές εξισώσεις σε απλό πεδίο ροής Εξίσωση Bernoulli: z + p/ρg + V 2 /2g = σταθερό ισχύει κατά μήκος μιας γραμμής ροής ισχύει σε περιοχές μόνιμης ασυμπίεστης ροής όπου οι δυνάμεις τριβής είναι αμελητέες δεν ισχύει στο οριακό στρώμα, σε περιοχές διαταραχών ή όταν υπεισέρχονται άλλες δυνάμεις πέρα από τη βαρύτητα εκφράζει τη διατήρηση της ενέργειας παράγεται (και) από την εξίσωση διατήρησης της ορμής Η υδροστατική εξίσωση z + p/ρg = σταθερό ισχύει σε διεύθυνση κάθετη στις γραμμής ροής κατά τα άλλα, ισχύει με τις ίδιες προϋποθέσεις, όπως η εξίσωση Bernoulli, ενώ δεν ισχύει και όταν υπάρχει καμπυλότητα στις γραμμές ροής παράγεται από την εξίσωση διατήρησης της ορμής

Εξίσωση ενέργειας σε μονοδιάστατο όγκο αναφοράς Σε διατομές κάθετες στην κίνηση, ισχύει η υδροστατική κατανομή: z + p/ρg = σταθερό Η μέση ενέργεια ανά μονάδα βάρους είναι Η μ = z + p/ρg + αv 2 /2g όπου α = E V 3 de / V μ 2 Q (συντελεστής συνόρθωσης κινητικής ενέργειας) Η εξίσωση ενέργειας για όγκο αναφοράς μεταξύ των διατομών 1 (ανάντη) και 2 (κατάντη) είναι Η 1 = Η 2 + ΔΗ απωλ(1-2) + Η μηχαν Για α = 1, ΔΗ απωλ(1-2) = Η μηχαν = 0 η παραπάνω εξίσωση ταυτίζεται με την εξίσωση Bernoulli