Ūdens plūsmas ātruma atrašana no snīpas, piemēram, dārza tapas vai vannas jaucējkrāna, ir vienkāršs vingrinājums, kas prasa tikai spaini un taimeri. Plūsmas ātruma aprēķināšana atklātā silē, piemēram, notekcaurulē vai upes gultnē, ir nedaudz sarežģītāka, un šķidruma plūsmas ātruma aprēķināšana slēgtas caurules iekšpusē ir vēl sarežģītāka.
Plūsmas ātruma formula parasti ir
Q = Av
kurJir plūsmas ātrums,Air šķērsgriezuma laukums plūsmas ceļa punktā unvir šķidruma ātrums šajā punktā. Dažās situācijās, piemēram, ūdens, kas plūst upes gultnē, aprēķinotAir grūti, un labākais, ko varat darīt, ir aptuvens skaitlis. Citās, piemēram, šķidrumā, kas plūst slēgtā caurulē, to ir grūti izmērītv, bet jums tas nav jādara. Ja jūs varat izmērīt šķidruma spiedienu, varat izmantot Poiseuille likumu.
Plūsmas ātruma aprēķināšana caur atveri
Ja jums ir jāzina plūsmas ātrums caur atveri, piemēram, cauruli vai pilienu izstarotāju, viss, kas jums ir darīt, ir ļaut noteiktam tilpumam uzkrāties traukā un izmērīt, cik ilgs laiks tam nepieciešams uzkrāt. Piemēram, jūs varat izmērīt plūsmas ātrumu no tapas, ļaujot ūdenim piepildīt 5 galonu spaini un reģistrējot laiku. Sadaliet 5 ar laiku, kas vajadzīgs, lai iegūtu galonu skaitu laika vienībā. Ja jūs mērīsiet laiku minūtēs, rezultāts tiks iegūts galonos minūtē.
Lai izmērītu plūsmas ātrumu no nelielas atveres, piemēram, pilienu izstarotāja, jums būs nepieciešams daudz mazāks trauks, piemēram, litru burka, un ilgāka laika vienība, taču princips ir tāds pats. Pilienu izstarotāji parasti tiek vērtēti pēc galonu skaita, ko tie izstaro. Emitents, kas izlaiž 1 galonu stundā, piepildīs litru burku 15 minūtēs.
Plūsmas ātruma formulas izmantošana
Ja redzat šķidruma plūsmu, varat izmērīt tā ātrumu, un tas nozīmē, ka jums ir nepieciešams tikai laukums, pa kuru plūst šķidrums, lai aprēķinātu plūsmas ātrumu, izmantojot formuluJ = A × v.
Ja šķidrums plūst caur atveri vai caurspīdīgu cauruli, viens no ātruma mērīšanas veidiem ir krāsas ievadīšana kā marķieris un laiks, cik ilgi krāsvielai vajadzīgi divi punkti. Pēc caurules vai atveres rādiusa mērīšanas jūs varat aprēķināt laukumu, izmantojot πr2, pēc tam izmantojietv × Alai aprēķinātu plūsmas ātrumu.
Lai plūst caur dabiskām iezīmēm, piemēram, upes gultni, jums ir aptuveni jāapstiprina teritorija. Pieņemsim, ka upes dziļākā daļa ir puscilindriskas sile rādiuss. Aprēķiniet šķērsgriezuma laukumu, izmantojot πr2, tad paņemiet pusi no tā un izmantojiet toAvienādojumāJ = v × Alai iegūtu aptuvenu plūsmas ātrumu.
Plūsmas ātruma aprēķināšana, izmantojot spiedienu
Kad šķidrums plūst caur slēgtu cauruli, jūs to nevarat redzēt, tāpēc nevarat izmērīt tā ātrumu. Tomēr, ja jūs varat izmērīt šķidruma spiedienu - ko parasti ir viegli izdarīt, izmantojot spiediena mērītāju - plūsmas ātruma aprēķināšanai varat izmantot Poiseuille likumu. Saskaņā ar Poiseuille likumu, plūsmas ātrumsJmainās tieši ar spiediena starpību Δlppstarp caurules galiem un caurules rādiusa ceturto jaudur4, un tas mainās apgriezti atkarībā no caurules garumaL. Vienādojums ir:
Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}
kurµir šķidruma viskozitāte.
Poiseuille likumā tiek pieņemta lamināra (neturbulenta) plūsma, kas ir drošs pieņēmums pie zema spiediena un maziem cauruļu diametriem.