O que é fluxo de ar e quais são os conceitos básicos associados a ele

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Última modificação: 2024-02-12 11:52

Ao considerar o ar como uma combinação de um grande número de moléculas, ele pode ser chamado de meio contínuo. Nele, partículas individuais podem entrar em contato umas com as outras. Esta representação torna possível simplificar significativamente os métodos de estudo do ar. Na aerodinâmica, existe a reversibilidade do movimento, que é amplamente utilizada no campo de experimentos para túneis de vento e em estudos teóricos usando o conceito de fluxo de ar.

Importante conceito de aerodinâmica

Segundo o princípio da reversibilidade do movimento, ao invés de considerar o movimento de um corpo em um meio estacionário, podemos considerar o curso do meio em relação a um corpo imóvel.

A velocidade do fluxo não perturbado incidente em movimento reverso é igual à velocidade do próprio corpo no ar parado.

Para um corpo que se move no ar parado, as forças aerodinâmicas serão as mesmas de um corpo estacionáriocorpo (estático) sujeito ao fluxo de ar. Esta regra funciona desde que a velocidade do corpo em relação ao ar seja a mesma.

O que é fluxo de ar e quais são seus conceitos básicos

Existem diferentes métodos para estudar o movimento de partículas de gás ou líquido. Em um deles, as linhas de corrente são investigadas. Com este método, o movimento de partículas individuais deve ser considerado em um determinado ponto no tempo em um determinado ponto no espaço. O movimento direcionado de partículas que se movem aleatoriamente é um fluxo de ar (um conceito amplamente utilizado em aerodinâmica).

O movimento do fluxo de ar será considerado estável se em qualquer ponto do espaço que ele ocupa, a densidade, pressão, direção e magnitude de sua velocidade permanecerem in alteradas ao longo do tempo. Se esses parâmetros mudarem, o movimento será considerado instável.

A linha de corrente é definida da seguinte forma: a tangente em cada ponto a ela coincide com o vetor velocidade no mesmo ponto. A totalidade dessas linhas de corrente forma um jato elementar. Ele está dentro de um tubo. Cada gota individual pode ser isolada e apresentada como fluindo isoladamente da massa de ar total.

Quando o fluxo de ar é dividido em fluxos, você pode visualizar seu fluxo complexo no espaço. As leis básicas do movimento podem ser aplicadas a cada jato individual. Trata-se da conservação de massa e energia. Usando as equações para essas leis, pode-se realizar uma análise física das interações do ar e um corpo sólido.

Velocidade e tipo de movimento

Em relação à natureza do fluxo, o fluxo de ar é turbulento e laminar. Quando as correntes de ar se movem na mesma direção e são paralelas entre si, trata-se de um fluxo laminar. Se a velocidade das partículas de ar aumenta, elas começam a ter, além da translação, outras velocidades que mudam rapidamente. Um fluxo de partículas perpendicular à direção do movimento de translação é formado. Este é o fluxo caótico - turbulento.

A fórmula para medir o fluxo de ar inclui a pressão, que é determinada de várias maneiras.

A velocidade de um escoamento incompressível é determinada pela dependência da diferença entre a pressão total e estática em relação à densidade da massa de ar (equação de Bernoulli): v=√2(p ₀-p)/p

Esta fórmula funciona para vazões de até 70 m/s.

A densidade do ar é determinada pelo nomograma de pressão e temperatura.

A pressão geralmente é medida com um manômetro de líquido.

A vazão de ar não será constante ao longo do comprimento da tubulação. Se a pressão diminui e o volume de ar aumenta, aumenta constantemente, contribuindo para um aumento na velocidade das partículas do material. Se a velocidade do fluxo for superior a 5 m/s, pode ocorrer ruído adicional nas válvulas, curvas retangulares e grades do dispositivo por onde passa.

Indicador de energia

A fórmula pela qual a potência é determinadafluxo de ar (livre), é o seguinte: N=0,5SrV³ (W). Nesta expressão, N é a potência, r é a densidade do ar, S é a área da roda eólica afetada pela vazão (m²) e V é a velocidade do vento (m/s).

A partir da fórmula, pode-se observar que a potência de saída aumenta na proporção da terceira potência da vazão de ar. Então, quando a velocidade aumenta em 2 vezes, a potência aumenta em 8 vezes. Portanto, em baixas vazões haverá uma pequena quantidade de energia.

Toda a energia do fluxo, que cria, por exemplo, o vento, não pode ser extraída. O fato é que a passagem pela roda do vento entre as pás é desimpedida.

O fluxo de ar, como qualquer corpo em movimento, tem a energia do movimento. Tem uma certa quantidade de energia cinética, que, ao se transformar, se transforma em energia mecânica.

Fatores que afetam o volume do fluxo de ar

A quantidade máxima de ar que pode ser depende de muitos fatores. Estes são os parâmetros do próprio dispositivo e do espaço circundante. Por exemplo, se estamos falando de um ar condicionado, o fluxo máximo de ar resfriado pelo equipamento em um minuto depende significativamente do tamanho da sala e das características técnicas do dispositivo. Com grandes áreas, tudo é diferente. Para que sejam resfriados, são necessários fluxos de ar mais intensos.

Nos ventiladores são importantes o diâmetro, velocidade de rotação e tamanho da pá, velocidade de rotação, material utilizado em sua fabricação.

BNa natureza, observamos fenômenos como tornados, tufões e tornados. Estes são todos os movimentos do ar, que é conhecido por conter nitrogênio, oxigênio, moléculas de dióxido de carbono, bem como água, hidrogênio e outros gases. Esses também são fluxos de ar que obedecem às leis da aerodinâmica. Por exemplo, quando um vórtice é formado, ouvimos os sons de um motor a jato.