質量流束の計算方法

特に流体における静力学と動力学の研究における主要な原則の1つは、質量保存の法則です。 この原則は、質量が作成も破壊もされないことを示しています。 エンジニアリング分析では、この原理の結果として、コントロールボリュームと呼ばれることもある所定のボリューム内の物質量は一定のままです。 質量流束は、コントロールボリュームに出入りする質量の量の測定値です。 質量流束を計算するための支配方程式は、連続の方程式です。

コントロールボリュームを定義します。 たとえば、航空工学の一般的なコントロールボリュームは、風洞試験セクションです。 これは通常、長方形または円形の断面ダクトであり、大きな領域から小さな領域に徐々に減少します。 このタイプのコントロールボリュームの別名はノズルです。

質量流束を測定する断面積を決定します。 通過する速度ベクトルが領域に垂直である場合、計算は簡単ですが、これは必須ではありません。 ノズルの場合、断面積は通常、入口または出口です。

断面積を通過する流れの速度を決定します。 ノズルのように速度ベクトルが垂直である場合は、ベクトルの大きさを取得するだけで済みます。

ベクトルR =(r1)i +(r2)j +(r3)k大きさR = sqrt(r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)

断面積での質量流量の密度を決定します。 流れが非圧縮性の場合、密度は全体を通して一定になります。 理論上の問題で一般的であるように、利用可能な密度がまだない場合は、特定のラボを使用する必要がある場合があります 測定したいポイントの温度(T)と圧力(p)を測定するための熱電対やピトー管などの機器 質量流束。 次に、完全気体方程式を使用して密度(rho)を計算できます。

p =(rho)RT

ここで、Rはフロー材料に固有の完全なガス定数です。

連続の方程式を使用して、表面での質量流束を計算します。 連続の方程式は、質量保存の法則に基づいており、通常、次のように与えられます。

フラックス=(rho)* A * V

ここで、「rho」は密度、「A」は断面積、「V」は測定面での速度です。 たとえば、半径3フィートの円形の入口を備えたノズルがある場合、A = pi * r ^ 2 = 3.14159 * 3 ^ 2 = 28.27平方フィートです。 流れが12ft / sで移動していて、密度を0.0024 slugs / ft ^ 3と決定した場合、質量流束は次のようになります。

0.0024 * 28.7 * 12 = 4132.8スラグ/秒

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