Uno dei principi primari nello studio della statica e della dinamica, in particolare nei fluidi, è la conservazione della massa. Questo principio afferma che la massa non si crea né si distrugge. Nell'analisi ingegneristica, la quantità di materia all'interno di un volume predeterminato, a volte chiamato volume di controllo, rimane costante come risultato di questo principio. Il flusso di massa è la misura della quantità di massa che entra o esce dal volume di controllo. L'equazione di governo per il calcolo del flusso di massa è l'equazione di continuità.
Definire il volume di controllo. Ad esempio, un volume di controllo comune nell'ingegneria aeronautica è una sezione di prova in galleria del vento. Di solito si tratta di un condotto a sezione trasversale rettangolare o circolare che diminuisce gradualmente da un'area più ampia a una più piccola. Un altro nome per questo tipo di volume di controllo è un ugello.
Determina l'area della sezione trasversale attraverso la quale stai misurando il flusso di massa. I calcoli sono più facili se i vettori di velocità passanti sono perpendicolari all'area, ma ciò non è necessario. Per un ugello, l'area della sezione trasversale è solitamente l'ingresso o l'uscita.
Determinare la velocità del flusso che passa attraverso l'area della sezione trasversale. Se il vettore velocità è perpendicolare, come in un ugello, devi solo prendere la grandezza del vettore.
vettore R = (r1) i + (r2) j + (r3) k grandezza R = sqrt (r1^2 + r2^2 + r3^2)
Determinare la densità del flusso di massa nell'area della sezione trasversale. Se il flusso è incomprimibile, la densità sarà costante. Se non si dispone già della densità, come è comune nei problemi teorici, potrebbe essere necessario utilizzare determinati lab apparecchiature come termocoppie o tubi di Pitot per misurare la temperatura (T) e la pressione (p) nel punto che si desidera misurare flusso di massa. Quindi puoi calcolare la densità (rho) usando l'equazione dei gas perfetti:
p = (rho) RT
dove R è la costante dei gas perfetti specifica del materiale in movimento.
Utilizzare l'equazione di continuità per calcolare il flusso di massa in superficie. L'equazione di continuità deriva dal principio di conservazione della massa ed è tipicamente data come:
flusso = (rho) * A * V
Dove "rho" è la densità, "A" è l'area della sezione trasversale e "V" è la velocità sulla superficie da misurare. Ad esempio, se avessi un ugello con un ingresso circolare con un raggio di 3 piedi, A = pi * r^2 = 3,14159 * 3^2 = 28,27 piedi quadrati. Se il flusso viaggia a 12 ft/s e si determina che la densità è 0.0024 slugs/ft^3, allora il flusso di massa è:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 proiettili/s