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제어 볼륨 방법을 사용한 평판 충돌력 결정

Overview

출처: 리카르도 메지아 알바레즈와 후삼 히크마트 자바, 기계 공학과, 미시간 주립 대학, 이스트 랜싱, MI

본 실험의 목적은 대조군 부피 제형을 이용하여 주위의 흐름의 선형 모멘텀의 변화로 인해 신체에 대한 힘을 입증하는 것이다[1, 2]. 제어 볼륨 분석은 차동 해석을 통해 달성할 수 있는 자세한 설명이 아니라 엔지니어링 시스템에 대한 흐름의 거시적 효과에 중점을 둡니다. 이 두 가지 기술 각각은 엔지니어링 분석가의 도구 상자에 자리를 가지고 있으며, 경쟁 접근 방식이 아닌 보완적인 것으로 간주되어야 합니다. 대체로 제어 볼륨 분석은 엔지니어에게 시스템의 지배적 인 부하에 대한 아이디어를 제공합니다. 이것은 장치 또는 구조물을 설계할 때 어떤 경로를 추구해야 하는지에 대한 초기 느낌을 주며, 이상적으로차 제형을 통해 상세한 설계 또는 분석을 추구하기 전에 취해야 할 초기 단계가 되어야 합니다.

제어 볼륨 제제의 주요 원리는 제어 볼륨이라고 불리는 가상의 폐쇄표면에 의해 정의된 단순화된 자유 바디 다이어그램에 의해 유체 흐름에 노출된 시스템의 세부 정보를 대체하는 것입니다. 이 다이어그램에는 모든 표면 및 체체 력, 제어 볼륨의 경계를 통한 선형 모멘텀의 순 플럭스, 제어 볼륨 내부의 선형 모멘텀 의 변화 속도가 포함되어야 합니다. 이 방법은 시스템에 대한 지배적인 효과를 캡처하는 동시에 분석을 단순화하는 방식으로 제어 볼륨을 영리하게 정의하는 것을 의미합니다. 이 기술은 다른 각도에서 평면 플레이트에 충돌 하는 비행기 제트와 함께 설명 될 것 이다. 제어 볼륨 분석을 사용하여 플레이트의 공기역학적 부하를 추정하고, 결과력의 실제 측정과 공기역학적 균형으로 얻은 실제 측정과 비교할 것입니다.

Procedure

1. 시설 설정

  1. 시설에 흐름이 없는지 확인합니다.
  2. 압력 변환기의 양수 포트를 플넘 압력 탭()에 연결합니다.
  3. 압력 변환기의 음수 포트를 대기()에 열어 둡니다.
  4. 볼트에서 파스칼(파스칼)으로 변환된 팩터를 기록합니다.
  5. 제트 출구 너비를 기록합니다.
  6. 플레이트 스팬을 기록합니다.
  7. 볼트에서 뉴턴으로의 힘 균형 변환 상수를 기록합니다(수평 힘: ; 수직 힘:).

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Results

도 3은 공기역학적 균형에서 직접 측정되고 선형 모멘텀의 보존에서 추정되는 플랫 플레이트의 일반 하중 간의 비교를 나타낸다. 일반적으로 선형 모멘텀 분석은 충돌 각도가 변경됨에 따라 직접 측정의 지배적인 경향을 포착했습니다. 이러한 측정의 불일치는 충돌 각도와 비 단조롭게 다양합니다. 범위내의 충돌 각도및

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Application and Summary

우리는 평평한 판에 충돌하는 제트에 의해 가해지는 힘을 결정하기 위해 선형 모멘텀의 보존 제어 부피 분석의 적용을 시연했습니다. 이 분석은 적용이 간단하다는 것을 입증하고 플레이트 주변의 흐름 패턴에 대한 상세한 지식을 필요로하지 않고 하중의 만족스러운 대량 추정을 주었습니다. 모멘텀의 본질적인 변화의 기본 가정으로 인해 몇 가지 불일치 (크기와 경향 모두)가 있었지만,이 기술?...

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References
  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.
Tags
Control Volume MethodImpingement ForcesFlat PlateFluid EngineeringAerodynamic DesignLinear MomentumWind Turbine BladeBoat SailAirplane WingEngineering AnalystFeasibility PredictionStructure CalculationControl Volume AnalysisControl SurfaceSurface ForcesPressure ForcesFlow induced Shear Forces

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0:07

Overview

1:08

Principles of Control Volume Analysis

5:45

Setup and Calibration

7:01

Data Acquisition

7:57

Data Analysis

8:53

Results

10:03

Applications

11:01

Summary

이 컬렉션의 비디오:

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