특히 유체에서 정적 및 역학 연구의 주요 원칙 중 하나는 질량 보존입니다. 이 원칙은 질량이 생성되거나 파괴되지 않는다는 것을 말합니다. 엔지니어링 분석에서는이 원리의 결과로 미리 정해진 부피 (제어 부피라고도 함) 내부의 물질 양이 일정하게 유지됩니다. 질량 유속은 제어 볼륨으로 들어가거나 나가는 질량의 양을 측정 한 것입니다. 질량 유속을 계산하기위한 지배 방정식은 연속 방정식입니다.
제어 볼륨을 정의하십시오. 예를 들어, 항공 공학의 일반적인 제어 볼륨은 풍동 테스트 섹션입니다. 이것은 일반적으로 더 큰 영역에서 더 작은 영역으로 점차 감소하는 직사각형 또는 원형 횡단면 덕트입니다. 이 유형의 제어 볼륨의 또 다른 이름은 노즐입니다.
질량 유속을 측정하는 단면적을 결정합니다. 통과하는 속도 벡터가 영역에 수직 인 경우 계산이 더 쉽지만 필수는 아닙니다. 노즐의 경우 단면적은 일반적으로 입구 또는 출구입니다.
단면적을 통과하는 흐름의 속도를 결정합니다. 속도 벡터가 노즐 에서처럼 수직이면 벡터의 크기 만 취하면됩니다.
벡터 R = (r1) i + (r2) j + (r3) k 크기 R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
단면적에서 질량 흐름의 밀도를 결정합니다. 흐름이 비압축성 인 경우 밀도는 전체적으로 일정합니다. 이론적 문제에서 일반적으로 사용 가능한 밀도가 아직없는 경우 특정 실험실을 사용해야 할 수 있습니다. 측정하고자하는 지점의 온도 (T)와 압력 (p)을 측정하기위한 열전대 또는 피토 튜브와 같은 장비 질량 유속. 그런 다음 완전 기체 방정식을 사용하여 밀도 (rho)를 계산할 수 있습니다.
p = (rho) RT
여기서 R은 유동 물질에 특정한 완벽한 기체 상수입니다.
연속성 방정식을 사용하여 표면의 질량 유속을 계산합니다. 연속성 방정식은 질량 보존 원칙에서 비롯되며 일반적으로 다음과 같이 지정됩니다.
플럭스 = (rho) * A * V
여기서 "rho"는 밀도, "A"는 단면적, "V"는 측정되는 표면에서의 속도입니다. 예를 들어, 반경이 3 피트 인 원형 입구가있는 노즐이있는 경우 A = pi * r ^ 2 = 3.14159 * 3 ^ 2 = 28.27 평방 피트입니다. 흐름이 12ft / s로 이동하고 밀도를 0.0024 slugs / ft ^ 3으로 결정하면 질량 유량은 다음과 같습니다.
0.0024 * 28.7 * 12 = 4132.8 슬러그 / 초