Bilangan bilangan bagaimana ia dikira dan contohnya

Dia Nombor froce Dalam hidraulik, ia menunjukkan hubungan antara daya inersia dan daya graviti untuk cecair. Oleh itu, ia adalah cara untuk menetapkan kuota berikut:

Di mana_F Ia adalah notasi untuk nombor froduce, jumlah tanpa dimensi yang nama ini diberikan untuk menghormati jurutera hidraulik dan arkitek tentera laut British yang luar biasa William Froude (1810-1879). Luka.

Rajah 1. Nombor menggosok diperlukan untuk mencirikan aliran air melalui saluran terbuka, seperti parit. Sumber: Pixabay.

Dalam tindakan ombak yang disebabkan oleh kapal ketika menavigasi atau arus di tiang jambatan, daya inersia dan graviti hadir.

Nombor rubb amat penting untuk mencirikan aliran bendalir di saluran terbuka. Paip atau saluran terbuka adalah saluran yang permukaan atasnya terbuka ke atmosfera. Secara semula jadi, contohnya berlimpah, dalam bentuk sungai dan arus air.

Dan dalam pembinaan lelaki -buatan kita ada:

-Selokan dan longkang di jalan dan bangunan untuk memandu air hujan.

-Bertindak untuk pengairan.

-Tapak pelupusan dan longkang.

-Saluran penyejukan untuk jentera perindustrian.

Ini semua contoh paip terbuka ke atmosfera, di mana nombor menggosok mesti selalu diambil kira apabila mencirikan aliran.

[TOC]

Pengiraan nombor froce

Nisbah yang ditunjukkan pada mulanya, antara daya inersia dan graviti, mengambil bentuk berikut, bergantung kepada parameter bendalir:

Ia boleh melayani anda: trajektori fizikal: ciri, jenis, contoh dan latihan

 Dalam persamaan ini, ρ mewakili ketumpatan bendalir, v kelajuannya, g nilai pecutan graviti dan L adalah dimensi linear penting sistem yang dianalisis.

Persamaan sebelumnya atau akar kuadratnya adalah nombor menggosok:

Dalam kes pelayaran kapal, L adalah panjang garisan air dan untuk aliran dalam saluran terbuka, L adalah kedalaman aliran atau kedalaman hidraulik.

Nombor froce untuk paip terbuka

Seperti yang dijelaskan pada mulanya, aliran air melalui saluran terbuka ke atmosfera sangat kerap. Untuk kes ini, pengiraan nombor menggosok dibuat dengan menggunakan formula berikut:

 Atau setara:

N_F = v /(gy_h) ^½

Di mana  dan_h Ia adalah kedalaman hidraulik, v Ia adalah kelajuan purata aliran dan g Ia adalah nilai pecutan graviti. Sebaliknya, kedalaman hidraulik dikira seperti berikut:

dan_h = A/t

Dalam formula ini, A mewakili kawasan bahagian silang bersih dan t adalah lebar permukaan bebas bendalir, yang terdedah kepada atmosfera, di bahagian atas saluran atau paip. Ia sah untuk saluran segi empat tepat atau kedalaman yang cukup dan tetap.

Penting untuk menyerlahkan fakta bahawa, kerana NF tidak dimensi, maka produknya Gy_h Ia mestilah kuadrat kelajuan. Sesungguhnya, ia dapat ditunjukkan bahawa:

c_{Sama ada}² = gy_h

Dengan c_{Sama ada} Oleh kerana kelajuan penyebaran gelombang cetek, sama dengan kelajuan bunyi dalam cecair. Oleh itu, nombor rubb juga sama dengan nombor Mach, digunakan secara meluas untuk membandingkan kelajuan kapal terbang dengan bunyi.

Boleh melayani anda: kelajuan serta -merta: definisi, formula, pengiraan dan latihan

Jenis aliran mengikut nombor froce

Aliran bendalir dalam saluran terbuka diklasifikasikan kepada tiga rejim, mengikut nilai n_F:

-Apabila n_F < 1, se tiene un movimiento en régimen lento o subkritikal.

-Tanpa_F = 1 aliran dipanggil Aliran kritikal.

-Akhirnya jika anda mempunyai n_F > 1 pergerakan dijalankan dalam rejim cepat atau superkritikal.

Nombor nombor dan nombor Reynolds

Nombor reynolds n_R Ini adalah satu lagi jumlah yang sangat tidak dimensi yang sangat penting dalam analisis aliran cecair, di mana ia diketahui apabila bendalir mempunyai tingkah laku Laminate Dan bilakah ia bergelora. Konsep -konsep ini boleh digunakan untuk kedua -dua aliran dalam saluran tertutup dan terbuka.

Aliran adalah laminar apabila bendalir bergerak perlahan dan teratur dalam lapisan yang tidak bercampur. Sebaliknya, aliran bergelora dicirikan dengan menjadi huru -hara dan kemas.

Salah satu cara untuk mengetahui sama ada aliran air laminar atau bergolak menyuntik arus dakwat. Sekiranya alirannya laminar, arus dakwat mengalir secara berasingan dari air, tetapi jika ia adalah aliran bergolak, dakwat bercampur dan hilang di dalam air dengan cepat.

Rajah 2. Aliran laminar dan aliran bergolak. Sumber: Wikimedia Commons. Seralepova [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Dalam pengertian ini, apabila menggabungkan kesan nombor aliran dengan orang -orang Reynolds nombor satu yang ada:

-Laminar subkritikal: n_R < 500 y N_F < 1

-Subkritikal bergelora: n_R > 2000 dan n_F < 1

-Laminar superkritikal: n_R < 500 y N_F > 1

-Turbulen supercritikal: n_R > 2000 dan n_F > 1

Apabila aliran berlaku di kawasan peralihan, lebih rumit untuk mencirikan mereka, kerana ketidakstabilan mereka.

Boleh melayani anda: cermin cembung

Contoh yang diselesaikan

Sungai lebar 4 m dan 1 m dalam mempunyai aliran 3 m³ /s. Tentukan sama ada alirannya subkritikal atau superkritikal.

Penyelesaian

Untuk mencari nilai n_F Perlu mengetahui kelajuan sungai semasa. Kenyataan ini memberi kita aliran, juga dikenali sebagai kadar aliran laju, yang bergantung kepada kawasan keratan rentas dan halaju aliran aliran. Ia dikira seperti ini:

Q = a.v

Di mana Q Ia adalah aliran, Ke Ia adalah kawasan keratan rentas dan v adalah kelajuan. Dengan mengandaikan kawasan seksyen silang segi empat tepat:

A = Lebar x kedalaman = 4 m x 1 m = 4 m²

Maka kelajuan v adalah:

V = Q/A = 3 m³ / s / 4 m²= 0.75 m/s

Kedalaman hidraulik dalam kes paip seksyen segi empat tepat bertepatan dengan kedalaman, oleh itu, menggantikan nilai dalam persamaan n_F, dengan dan_h = 1 m dan G = 9.8 m/s² Kamu ada:

N_F = v /(gy_h) ^½ = 0.75 m / s / (9.8 m/s² x 1m) ^½ = 0.24

Sejak n_F Ia kurang dari 1, aliran mempunyai tingkah laku subkritikal, iaitu, rejim perlahan.

Rujukan

1. Cimbala, c. 2006. Mekanik cecair, asas dan aplikasi. Mc. Graw Hill.
2. Franzini, j. 1999. Mekanik cecair dengan aplikasi berada dalam kejuruteraan. Mc. Graw Hill.
3. Mott, r.  2006. Mekanik cecair. Ke -4. Edisi. Pendidikan Pearson. 
4. Putih, f. 2004. Mekanik cecair. Edisi ke -5. MC Graw Hill. 
5. Wikipedia. Nombor froce. Pulih dari: Adakah.Wikipedia.org.