At finde strømningshastigheden for vand fra en tud, som f.eks. En havehane eller en vandhane, er en simpel øvelse, der ikke kræver andet end en spand og en timer. Beregning af strømningshastighed i et åbent trug, såsom en tagrender eller flodleje, er lidt mere kompliceret, og beregning af strømningshastighed for en væske inde i et lukket rør er endnu mere kompleks.
Strømningshastighedsformlen er generelt
Q = gennemsnit
hvorQer strømningshastigheden,ENer tværsnitsarealet på et punkt i strømningsstien ogver væskens hastighed på det tidspunkt. I nogle situationer, som f.eks. Vand, der strømmer i en flodleje, beregner detENer svært, og det bedste du kan gøre er en tilnærmelse. I andre, som for væsker, der strømmer i et lukket rør, er det svært at målev, men det behøver du ikke. Hvis du kan måle væsketrykket, kan du bruge Poiseuilles lov.
Beregning af strømningshastighed gennem en åbning
Hvis du har brug for at kende gennemstrømningshastigheden gennem en åbning, såsom en tappe eller en drypemitter, har alt hvad du har at gøre er at lade et bestemt volumen akkumuleres i en container og måle, hvor lang tid det tager at ophobe. For eksempel kan du måle strømningshastigheden fra en spids ved at lade vand fylde en 5-gallons spand og registrere tiden. Opdel 5 med det tidspunkt, det tog at få antallet af gallon pr. Tidsenhed. Hvis du måler tiden i minutter, får du resultatet i gallon pr. Minut.
For at måle strømningshastighed fra en lille åbning, som for en drypemitter, skal du bruge en meget mindre beholder, såsom en kvartkrukke, og en længere tidsenhed, men princippet er det samme. Dryppemittere vurderes normalt i antallet af liter pr. Time, de udsender. En emitter, der lægger 1 gallon i timen, fylder en kvartkrukke på 15 minutter.
Brug af strømningshastighedsformlen
Hvis du kan se væsken strømme, kan du måle dens hastighed, og det betyder, at alt hvad du behøver er det område, gennem hvilket væsken strømmer, for at beregne strømningshastigheden ved hjælp af formlenQ = EN × v.
Hvis væsken strømmer gennem en åbning eller et klart rør, er en måde at måle hastighed på at introducere farvestof som en markør og tid, hvor lang tid det tager farvestoffet at passere to punkter. Efter måling af rørets eller åbningens radius kan du beregne arealet ved hjælp af πr2, brug derefterv × ENat beregne strømningshastighed.
For at strømme gennem naturlige træk, såsom et flodleje, skal du tilnærme området. Antag, at den dybeste del af floden er radius af et halvcylindrisk trug. Beregn tværsnitsarealet ved hjælp af πr2, tag derefter halvdelen af det og brug det tilENi ligningenQ = v × ENfor at få en omtrentlig strømningshastighed.
Strømningshastighedsberegning ved hjælp af tryk
Når en væske strømmer gennem et lukket rør, kan du ikke se det, så du kan ikke måle dets hastighed. Men hvis du kan måle væsketrykket - hvilket normalt er let at gøre ved hjælp af en manometer - kan du bruge Poiseuilles lov til at beregne strømningshastigheden. I henhold til Poiseuilles lov er strømningshastighedenQvarierer direkte med trykforskellen Δsmellem enderne af røret og den fjerde effekt af rørets radiusr4, og det varierer omvendt med rørlængdenL. Ligningen er:
Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}
hvorµer væskens viskositet.
Poiseuilles lov antager laminær (ikke-turbulent) strømning, hvilket er en sikker antagelse ved lave tryk og små rørdiametre.