制御体積法による平板の衝突力の測定

概要

ソース: リカルド ・ メヒア アルバレスとコメディフランセーズ Hikmat ジャバー、機械工学科、ミシガン州立大学、イースト ランシング、MI

この実験の目的は、[1, 2] 制御ボリュームの定式化を使用してそれらのまわりの流れの線形運動量の変化の結果として体に力を発揮することです。コントロール ボリュームの解析は差分解析と達成できる詳細な説明よりもむしろ工学システム学の流れの巨視的効果に焦点を当てます。これらの 2 つの方法の各 1 つ、工学アナリストのツールボックスに場所があるし、彼らは競合するアプローチではなく、相補的な見なす必要があります。大まかに言えば、コントロール ボリュームの解析、エンジニアのアイデアを与える支配的な荷重システムで。これは彼女/彼デバイスや構造、デザインを追求するルートし、理想的にべきであるかについて初期感する差動定式化を介して任意の詳細設計や分析を追求する前に取る最初のステップを与えます。

架空のによって定義される簡易自由物体図によって流体の流れにさらされるシステムの詳細を交換する閉鎖コントロール ・ ボリュームと呼ばれる表面制御ボリュームの定式化の背後にある主要な原則からです。この図は、すべての面と体の力、コントロール ボリュームの境界とコントロール ・ ボリューム内の線形運動量の変化率による線形運動量の純フラックスを含める必要があります。このアプローチでは、システム上の支配的な影響をキャプチャ同時分析を簡略化する方法で巧みにコントロール ・ ボリュームを定義するを意味します。この手法は、様々 な角度で平板平面噴流で実証されます。我々 は、板の空力負荷を推定する制御ボリューム解析を使用し、空力バランスで得られた結果の力の実際の測定値の結果を比較します。

手順

1. 施設の設定

  1. 施設内に流れがないことを確認します。
  2. チャンバー圧力タップに圧力トランスデューサーの正のポートを接続 ()。
  3. 大気中に圧力トランスデューサーの負のポートを開いたままにしておきます ()。
  4. パスカルにボルトから探触子の変換係数を記録 ()。
  5. ジェット出口幅を記録します。
  6. プレートの範囲を記録します。
  7. ニュートンにボルトから天秤の変換定数を記録 (水平力: ; 垂直力:

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結果

図 3は、空力バランスから直接測定と線形運動量保存則から推定される平板の通常の負荷の比較を示しています。一般に、線形運動量の分析は、衝突角度の変化として直接測定の支配的な傾向をキャプチャしました。これらの測定の矛盾は非単調衝突角度と様々 な。衝突角度範囲の

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申請書と概要

平板に衝突する噴流によって力を決定する線形運動量保存則の制御ボリューム解析のアプリケーション デモンストレーションを行った。この分析を適用する、簡単な証明プレートまわりのフロー パターンの詳細な知識がなくても荷重の満足のいく一括評価を与えた。この手法の詳細な研究を掘り下げることがなくシステムの動作の簡単な推定を得る手段を提供しています勢いの非粘性変換?...

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参考文献

  1. White, F. M. Fluid Mechanics, 7th ed., McGraw-Hill, 2009.
  2. Munson, B.R., D.F. Young, T.H. Okiishi. Fundamentals of Fluid Mechanics. 5th ed., Wiley, 2006.
  3. Buckingham, E. Note on contraction coefficients of jets of gas. Journal of Research,6:765-775, 1931.
  4. Lienhard V, J.H. and J.H. Lienhard IV. Velocity coefficients for free jets from sharp-edged orifices. ASME Journal of Fluids Engineering, 106:13-17, 1984.