Jedną z podstawowych zasad w badaniach statyki i dynamiki, zwłaszcza płynów, jest zachowanie masy. Zasada ta mówi, że masa nie jest ani tworzona, ani niszczona. W analizie inżynierskiej ilość materii w określonej objętości, która jest czasami nazywana objętością kontrolną, pozostaje stała w wyniku tej zasady. Strumień masy to pomiar ilości masy przechodzącej do lub z objętości kontrolnej. Równanie rządzące do obliczania strumienia masy to równanie ciągłości.
Określ głośność sterowania. Na przykład, powszechnym elementem kontrolnym w inżynierii lotniczej jest sekcja testowa w tunelu aerodynamicznym. Jest to zwykle kanał o przekroju prostokątnym lub okrągłym, który stopniowo zmniejsza się z większej powierzchni do mniejszej. Inną nazwą tego typu objętości kontrolnej jest dysza.
Określ pole przekroju poprzecznego, przez które mierzysz strumień masy. Obliczenia są łatwiejsze, jeśli wektory prędkości przechodzące są prostopadłe do obszaru, ale nie jest to wymagane. W przypadku dyszy polem przekroju poprzecznego jest zwykle wlot lub wylot.
Określ prędkość przepływu przechodzącego przez pole przekroju poprzecznego. Jeśli wektor prędkości jest prostopadły, jak w dyszy, wystarczy wziąć wielkość wektora.
wektor R = (r1) i + (r2) j + (r3) k wielkość R = sqrt (r1^2 + r2^2 + r3^2)
Wyznacz gęstość przepływu masowego w polu przekroju poprzecznego. Jeśli przepływ jest nieściśliwy, gęstość będzie przez cały czas stała. Jeśli nie masz jeszcze dostępnej gęstości, co jest powszechne w problemach teoretycznych, może być konieczne skorzystanie z określonego laboratorium sprzęt, taki jak termopary lub rurki Pitota do pomiaru temperatury (T) i ciśnienia (p) w punkcie, który chcesz zmierzyć strumień masy. Następnie możesz obliczyć gęstość (rho) za pomocą równania gazu doskonałego:
p = (rho) RT
gdzie R jest doskonałą stałą gazu specyficzną dla przepływającego materiału.
Użyj równania ciągłości, aby obliczyć strumień masy na powierzchni. Równanie ciągłości wywodzi się z zasady zachowania masy i jest zwykle podawane jako:
strumień = (rho) * A * V
Gdzie „rho” to gęstość, „A” to pole przekroju poprzecznego, a „V” to prędkość na mierzonej powierzchni. Na przykład, jeśli masz dyszę z okrągłym wlotem o promieniu 3 stóp, A = pi * r^2 = 3,14159 * 3^2 = 28,27 stopy kwadratowej. Jeśli przepływ płynie z prędkością 12 ft/s i określisz gęstość na 0,0024 slugs/ft^3, to strumień masy wynosi:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 ślimaki/s