Tankewol foar jo besite oan Nature.com. De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde stipe foar CSS. Foar de bêste ûnderfining advisearje wy jo in bywurke browser te brûken (of kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer út te skeakeljen). Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, sille wy de side sûnder stilen en JavaScript werjaan.
Eksperiminten waarden útfierd yn in rjochthoekich kanaal blokkearre troch transversale linen fan fjouwer hellende silindryske stangen. De druk op it sintrale stangoerflak en de drukfal oer it kanaal waarden metten troch de hellingshoek fan 'e stang te fariearjen. Trije stangassemblages mei ferskillende diameters waarden hifke. De mjitresultaten wurde analysearre mei it prinsipe fan behâld fan momentum en semi-empiryske oerwagings. Ferskate invariante sets fan diminsjeleaze parameters wurde generearre dy't de druk op krityske lokaasjes fan it systeem relatearje oan 'e karakteristike diminsjes fan' e stang. It ûnôfhinklikheidsprinsipe bliuwt jildich foar de measte Euler-nûmers dy't druk op ferskate lokaasjes karakterisearje, d.w.s. as de druk diminsjeleas is mei de projeksje fan 'e ynlaatsnelheid normaal op' e stang, is de set ûnôfhinklik fan 'e diphoek. De resultearjende semi-empiryske korrelaasje kin brûkt wurde foar ûntwerp fan ferlykbere hydraulyk.
In protte apparaten foar waarmte- en massa-oerdracht besteane út in set modules, kanalen of sellen wêrtroch floeistoffen passe yn mear of minder komplekse ynterne struktueren lykas stangen, buffers, ynfoegsels, ensfh. Mear resint is der fernijde belangstelling west foar in better begryp fan 'e meganismen dy't ynterne drukferdieling en krêften op komplekse ynterne komponinten ferbine mei de totale drukfal fan 'e module. Dizze belangstelling is ûnder oare oandreaun troch ynnovaasjes yn materiaalkunde, de útwreiding fan berekkeningsmooglikheden foar numerike simulaasjes, en de tanimmende miniaturisaasje fan apparaten. Resinte eksperimintele stúdzjes fan ynterne drukferdieling en ferliezen omfetsje kanalen dy't rûch makke binne troch ferskate foarme ribben 1, elektrogemyske reaktorsellen 2, kapillêre fernauwing 3 en roasterframematerialen 4.
De meast foarkommende ynterne struktueren binne nei alle gedachten silindryske stangen fia ienheidsmodules, of bondele of isolearre. Yn waarmtewikselers is dizze konfiguraasje typysk oan 'e skelpkant. Drukfal oan 'e skelpkant is relatearre oan it ûntwerp fan waarmtewikselers lykas stoomgenerators, kondensors en ferdampers. Yn in resinte stúdzje fûnen Wang et al. 5 werbefestigings- en ko-losmakingsstreamingstastannen yn in tandemkonfiguraasje fan stangen. Liu et al. 6 mjitte de drukfal yn rjochthoekige kanalen mei ynboude dûbele U-foarmige buisbondels mei ferskillende hellingshoeken en kalibrearren in numeryk model dat stangbondels simulearre mei poreuze media.
Lykas ferwachte binne d'r in oantal konfiguraasjefaktoaren dy't ynfloed hawwe op 'e hydraulyske prestaasjes fan in silinderbank: type opset (bygelyks, ferspraat of yn-line), relative ôfmjittings (bygelyks, pitch, diameter, lingte), en hellingshoek, ûnder oaren. Ferskate auteurs rjochten har op it finen fan diminsjeleaze kritearia om ûntwerpen te lieden om de kombineare effekten fan geometryske parameters te fangen. Yn in resinte eksperimintele stúdzje stelden Kim et al. 7 in effektyf porositeitsmodel foar mei de lingte fan 'e ienheidssel as kontrôleparameter, mei tandem- en ferspraat arrays en Reynolds-nûmers tusken 103 en 104. Snarski8 bestudearre hoe't it krêftspektrum, fan fersnellingsmeters en hydrofoans dy't oan in silinder yn in wettertunnel binne befestige, farieart mei de helling fan 'e streamrjochting. Marino et al. 9 bestudearren de muorredrukferdieling om in silindryske roede yn gierluchtstream. Mityakov et al. 10 plotten it snelheidsfjild nei in gierde silinder mei stereo PIV. Alam et al. 11 fierde in wiidweidige stúdzje út fan tandem-silinders, rjochte op 'e effekten fan it Reynolds-getal en de geometryske ferhâlding op it ôfskieden fan vortex. Se wiene yn steat om fiif steaten te identifisearjen, nammentlik fergrendeling, yntermitterend fergrendeling, gjin fergrendeling, subharmonysk fergrendeling en werbefestigingssteaten fan 'e skuorlaach. Resinte numerike stúdzjes hawwe wiisd op 'e foarming fan vortexstrukturen yn stream troch beheinde giersilinders.
Yn 't algemien wurdt ferwachte dat de hydraulyske prestaasjes fan in ienheidssel ôfhingje fan 'e konfiguraasje en geometry fan 'e ynterne struktuer, meastentiids kwantifisearre troch empiryske korrelaasjes fan spesifike eksperimintele mjittingen. Yn in protte apparaten dy't besteane út periodike komponinten, wurde streampatroanen yn elke sel werhelle, en sadwaande kin ynformaasje relatearre oan represintative sellen brûkt wurde om it algemiene hydraulyske gedrach fan 'e struktuer út te drukken fia multiskaalmodellen. Yn dizze symmetryske gefallen kin de mjitte fan spesifisiteit wêrmei't algemiene behâldsprinsipes tapast wurde faak fermindere wurde. In typysk foarbyld is de ûntladingsfergeliking foar in iepeningplaat 15. Yn it spesjale gefal fan hellende stangen, of it no yn beheinde of iepen stream is, is in nijsgjirrich kritearium dat faak yn 'e literatuer oanhelle wurdt en brûkt wurdt troch ûntwerpers de dominante hydraulyske grutte (bygelyks drukfal, krêft, vortex-ôfskiedingsfrekwinsje, ensfh.) om kontakt te meitsjen mei de streamkomponint loodrecht op 'e silinderas. Dit wurdt faak oantsjutten as it ûnôfhinklikheidsprinsipe en giet derfan út dat de streamdynamika primêr oandreaun wurdt troch de ynstream normale komponint en dat it effekt fan 'e aksiale komponint dy't ôfstimd is op 'e silinderas ferwaarloosber is. Hoewol d'r gjin konsensus is yn 'e literatuer oer it jildigensberik fan dit kritearium, leveret it yn in protte gefallen nuttige skattings binnen de eksperimintele ûnwissichheden dy't typysk binne foar empiryske korrelaasjes. Resinte stúdzjes oer de jildigens fan it ûnôfhinklike prinsipe omfetsje vortex-induzearre trilling16 en ienfaze en twafaze gemiddelde wjerstân417.
Yn it hjoeddeiske wurk wurde de resultaten presintearre fan 'e stúdzje fan' e ynterne druk en drukfal yn in kanaal mei in transversale line fan fjouwer hellende silindryske stangen. Mjit trije stangassemblages mei ferskillende diameters, wêrby't de hellingshoek feroare wurdt. It algemiene doel is om it meganisme te ûndersykjen wêrmei't de drukferdieling op it stangoerflak relatearre is oan 'e totale drukfal yn it kanaal. Eksperimintele gegevens wurde analysearre mei it tapassen fan 'e Bernoulli-fergeliking en it prinsipe fan behâld fan momentum om de jildigens fan it ûnôfhinklikheidsprinsipe te evaluearjen. Uteinlik wurde diminsjeleaze semi-empiryske korrelaasjes generearre dy't brûkt wurde kinne om ferlykbere hydraulyske apparaten te ûntwerpen.
De eksperimintele opstelling bestie út in rjochthoekige testseksje dy't luchtstream krige dy't fersoarge waard troch in axiale ventilator. De testseksje befettet in ienheid besteande út twa parallelle sintrale stangen en twa heale stangen ynbêde yn 'e kanaalwanden, lykas te sjen is yn Fig. 1e, allegear mei deselde diameter. Figueren 1a-e litte de detaillearre geometry en ôfmjittings sjen fan elk ûnderdiel fan 'e eksperimintele opstelling. Figuer 3 lit de prosesopstelling sjen.
a Ynlaatseksje (lingte yn mm).Meitsje b mei Openscad 2021.01, openscad.org.Haadtestseksje (lingte yn mm).Meitsje mei Openscad 2021.01, openscad.org c Dwarsdoorsnede fan 'e haadtestseksje (lingte yn mm).Meitsje mei Openscad 2021.01, openscad.org d eksportseksje (lingte yn mm).Meitsje mei Openscad 2021.01, eksplodearre werjefte fan 'e testseksje fan openscad.org e.Meitsje mei Openscad 2021.01, openscad.org.
Trije sets stangen fan ferskillende diameters waarden hifke. Tabel 1 jout de geometryske skaaimerken fan elk gefal in list. De stangen binne monteard op in gradenboog, sadat har hoeke relatyf oan de streamrjochting kin fariearje tusken 90° en 30° (Ofbyldings 1b en 3). Alle stangen binne makke fan roestfrij stiel en se binne sintraal om deselde gatôfstân tusken har te behâlden. De relative posysje fan 'e stangen wurdt fêstmakke troch twa spacers dy't bûten de testseksje pleatst binne.
De ynlaatstreamsnelheid fan 'e testseksje waard metten mei in kalibrearre venturi, lykas werjûn yn figuer 2, en kontroleare mei in DP Cell Honeywell SCX. De floeistoftemperatuer by de útgong fan 'e testseksje waard metten mei in PT100-thermometer en kontroleare op 45 ± 1 °C. Om in planêre snelheidsferdieling te garandearjen en it nivo fan turbulinsje by de yngong fan it kanaal te ferminderjen, wurdt de ynkommende wetterstream troch trije metalen skermen twongen. In delsettingsôfstân fan sawat 4 hydraulyske diameters waard brûkt tusken it lêste skerm en de roede, en de lingte fan 'e útgong wie 11 hydraulyske diameters.
Skematysk diagram fan 'e Venturi-buis dy't brûkt wurdt om de ynlaatstreamsnelheid te mjitten (lingte yn millimeters). Oanmakke mei Openscad 2021.01, openscad.org.
Monitorearje de druk op ien fan 'e kanten fan' e sintrale stang troch middel fan in druktap fan 0,5 mm op it middenflak fan 'e testseksje. De tapdiameter komt oerien mei in hoeke fan 5 °; dêrom is de hoekekrektens sawat 2 °. De kontroleare stang kin om syn as draaid wurde, lykas te sjen is yn figuer 3. It ferskil tusken de druk op it stangoerflak en de druk by de yngong fan 'e testseksje wurdt metten mei in differinsjaal DP Cell Honeywell SCX-searje. Dit drukferskil wurdt metten foar elke stangopstelling, fariearjend fan streamsnelheid, hellingshoek \(\alpha \) en azimuthoek \(\theta \).
streamynstellingen. Kanaalwanden wurde werjûn yn griis. De stream streamt fan lofts nei rjochts en wurdt blokkearre troch de roede. Tink derom dat werjefte "A" loodrecht stiet op 'e roede-as. De bûtenste roeden binne heal ynbêde yn 'e laterale kanaalwanden. In gradenboog wurdt brûkt om de hellingshoeke \(\alpha \) te mjitten. Oanmakke mei Openscad 2021.01, openscad.org.
It doel fan it eksperimint is om de drukfal tusken de kanaalynlaten en de druk op it oerflak fan 'e sintrale stang, θ en α, te mjitten en te ynterpretearjen foar ferskate azimuten en dips. Om de resultaten gear te fetsjen, sil de differinsjaaldruk útdrukt wurde yn diminsjeleaze foarm as it getal fan Euler:
wêrby't \(\rho \) de floeistoftichtens is, \({u}_{i}\) de gemiddelde ynlaatsnelheid is, \({p}_{i}\) de ynlaatdruk is, en \({p }_{ w}\) de druk is op in bepaald punt op 'e stangwand. De ynlaatsnelheid is fêst binnen trije ferskillende beriken bepaald troch de iepening fan 'e ynlaatklep. De resultearjende snelheden fariearje fan 6 oant 10 m/s, oerienkommende mei it Reynolds-getal fan it kanaal, \(Re\equiv {u}_{i}H/\nu \) (wêrby't \(H\) de hichte fan it kanaal is, en \(\nu \) de kinematyske viskositeit is) tusken 40.000 en 67.000. It Reynolds-getal fan 'e stang (\(Re\equiv {u}_{i}d/\nu \)) farieart fan 2500 oant 6500. De turbulinsje-yntensiteit rûsd troch de relative standertôfwiking fan 'e sinjalen opnommen yn' e venturi is gemiddeld 5%.
Figuer 4 lit de korrelaasje sjen fan \({Eu}_{w}\) mei de azimuthoek \(\theta \), parametrisearre troch trije diphoeken, \(\alpha \) = 30°, 50° en 70°. De mjittingen binne ferdield yn trije grafyken neffens de diameter fan 'e stêf. It kin sjoen wurde dat binnen de eksperimintele ûnwissichheid de krigen Euler-nûmers ûnôfhinklik binne fan 'e streamsnelheid. De algemiene ôfhinklikens fan θ folget de gewoane trend fan muorredruk om 'e perimeter fan in sirkelfoarmich obstakel. By streamrjochte hoeken, d.w.s. θ fan 0 oant 90°, nimt de stêfwanddruk ôf, en berikt in minimum by 90°, wat oerienkomt mei de gat tusken de stêven dêr't de snelheid it grutst is fanwegen beheiningen fan it streamgebiet. Dêrnei is der in drukherstel fan θ fan 90° oant 100°, wêrnei't de druk unifoarm bliuwt fanwegen de skieding fan 'e efterste grinslaach fan 'e stêfwand. Tink derom dat der gjin feroaring is yn 'e hoeke fan minimale druk, wat suggerearret dat mooglike steuringen fan oanbuorjende skuorkrêft lagen, lykas Coanda-effekten, binne sekundêr.
Fariaasje fan it Euler-nûmer fan 'e muorre om 'e roede hinne foar ferskillende hellingshoeken en roedediameters. Makke mei Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Yn it folgjende analysearje wy de resultaten basearre op 'e oanname dat de Euler-nûmers allinich skatte wurde kinne troch geometryske parameters, d.w.s. de ferhâldingen fan 'e funksjelingte \(d/g\) en \(d/H\) (wêrby't \(H\) de hichte fan it kanaal is) en de helling \(\alpha \). In populêre praktyske tommelfingerregel stelt dat de strukturele krêft fan 'e floeistof op 'e gierstang bepaald wurdt troch de projeksje fan 'e ynlaatsnelheid loodrecht op 'e stangas, \({u}_{n} = {u}_{i}\mathrm {sin} \alpha \). Dit wurdt soms it prinsipe fan ûnôfhinklikens neamd. Ien fan 'e doelen fan 'e folgjende analyze is om te ûndersiikjen oft dit prinsipe jildt foar ús gefal, wêr't stream en obstruksjes beheind binne ta sletten kanalen.
Lit ús de druk beskôgje dy't mjitten wurdt oan 'e foarkant fan it tuskenlizzende stangoerflak, d.w.s. θ = 0. Neffens de fergeliking fan Bernoulli foldocht de druk op dizze posysje\({p}_{o}\) oan:
wêrby't \({u}_{o}\) de floeistofsnelheid by de stêfwand is by θ = 0, en wy nimme relatyf lytse ûnomkearbere ferliezen oan. Tink derom dat de dynamyske druk ûnôfhinklik is yn 'e kinetyske enerzjyterm. As \({u}_{o}\) leech is (d.w.s. stagnearjende tastân), moatte de Euler-nûmers ienriedich wêze. Yn figuer 4 kin lykwols waarnommen wurde dat by \(\theta = 0\) de resultearjende \({Eu}_{w}\) tichtby, mar net krekt gelyk is oan dizze wearde, foaral foar gruttere diphoeken. Dit suggerearret dat de snelheid op it stêfoppervlak net ferdwynt by \(\theta = 0\), wat ûnderdrukt wurde kin troch de opwaartse ôfbûging fan 'e stroomlinen dy't makke wurde troch de stêfkanteling. Om't de stream beheind is ta de boppe- en ûnderkant fan 'e testseksje, moat dizze ôfbûging in sekundêre resirkulaasje oanmeitsje, wêrtroch't de axiale snelheid oan 'e ûnderkant tanimt en de snelheid oan 'e boppekant ôfnimt. Oannommen dat de grutte fan 'e boppesteande ôfbûging de projeksje is fan 'e ynlaatsnelheid op 'e as (d.w.s. \({u}_{i}\mathrm{cos}\alpha \)), it oerienkommende Euler-nûmerresultaat is:
Figuer 5 fergeliket de fergelikingen. (3) It lit in goede oerienkomst sjen mei de oerienkommende eksperimintele gegevens. De gemiddelde ôfwiking wie 25%, en it fertrouwensnivo wie 95%. Tink derom dat de fergeliking. (3) Yn oerienstimming mei it prinsipe fan ûnôfhinklikens. Likegoed lit figuer 6 sjen dat it Euler-getal oerienkomt mei de druk op it efterste oerflak fan 'e stêf, \({p}_{180}\), en by de útgong fan it testsegment, \({p}_{e}\), Folget ek in trend evenredich mei \({\mathrm{sin}}^{2}\alpha \). Yn beide gefallen hinget de koëffisjint lykwols ôf fan 'e stêfdiameter, wat ridlik is, om't de lêste it hinderde gebiet bepaalt. Dizze funksje is fergelykber mei de drukfal fan in iepeningplaat, wêrby't it streamkanaal op spesifike lokaasjes foar in part fermindere wurdt. Yn dizze testseksje wurdt de rol fan 'e iepening spile troch de gat tusken de stêven. Yn dit gefal sakket de druk substansjeel by it smoargjen en herstelt foar in part as it nei efteren útwreidet. De beheining beskôge as in blokkade loodrecht op 'e stangas, kin de drukfal tusken de foar- en efterkant fan 'e stang skreaun wurde as 18:
wêrby't \({c}_{d}\) in wjerstânskoëffisjint is dy't it herstel fan 'e parsjele druk tusken θ = 90° en θ = 180° ferklearret, en \({A}_{m}\) en \({A}_{f}\) de minimale frije dwerstrochsneed per lingte-ienheid loodrecht op 'e roede-as is, en syn relaasje ta de roedediameter is \({A}_{f}/{A}_{m}=\ ​​Links (g+d\rjochts)/g\). De oerienkommende Euler-nûmers binne:
Wall Euler-nûmer by \(\theta = 0\) as funksje fan dip. Dizze kromme komt oerien mei de fergeliking. (3). Makke mei Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Wall Euler-nûmerferoarings, yn \(\theta = 18{0}^{o}\) (fol teken) en útgong (leech teken) mei dip. Dizze krommen komme oerien mei it prinsipe fan ûnôfhinklikens, d.w.s. \(Eu\propto {\mathrm{sin}}^{2}\alpha \). Oanmakke mei Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Figuer 7 lit de ôfhinklikens sjen fan \({Eu}_{0-180}/{\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) fan \(d/g\), wat de ekstreme Goede konsistinsje sjen lit.(5). De krigen sleepkoëffisjint is \({c}_{d}=1.28\pm 0.02\) mei in fertrouwensnivo fan 67%. Likegoed lit deselde grafyk ek sjen dat de totale drukfal tusken de ynlaat en útlaat fan 'e testseksje in ferlykbere trend folget, mar mei ferskillende koëffisiënten dy't rekken hâlde mei it drukherstel yn 'e efterromte tusken de stang en de útlaat fan it kanaal. De oerienkommende sleepkoëffisjint is \({c}_{d}=1.00\pm 0.05\) mei in fertrouwensnivo fan 67%.
De sleepkoëffisjint is relatearre oan de \(d/g\) drukfal foar en efter de roede\(\left({Eu}_{0-180}\right)\) en de totale drukfal tusken de yn- en útgong fan it kanaal. It grize gebiet is de 67% fertrouwensband foar de korrelaasje. Oanmakke mei Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
De minimale druk \({p}_{90}\) op it stangoerflak by θ = 90° fereasket spesjale ôfhanneling. Neffens de fergeliking fan Bernoulli is, lâns de stroomline troch de gat tusken de balken, de druk yn it sintrum \({p}_{g}\) en de snelheid \({u}_{g}\) yn 'e gat tusken de balken (komt oerien mei it middelpunt fan it kanaal) relatearre oan de folgjende faktoaren:
De druk \({p}_{g}\) kin relatearre wurde oan de druk op it oerflak fan 'e stêf by θ = 90° troch de drukferdieling oer de gat te yntegrearjen dy't de sintrale stêf skiedt tusken it middelpunt en de muorre (sjoch figuer 8). De machtsbalâns jout 19:
wêrby't \(y\) de koördinaat normaal is op it roede-oerflak fan it sintrumpunt fan 'e gat tusken de sintrale roeden, en \(K\) de kromming is fan 'e aktuele line op posysje \(y\). Foar de analytyske evaluaasje fan 'e druk op it roede-oerflak nimme wy oan dat \({u}_{g}\) unifoarm is en \(K\(y\right)\) lineêr is. Dizze oannames binne ferifiearre troch numerike berekkeningen. Oan 'e roede-wand wurdt de kromming bepaald troch de ellipse seksje fan 'e roede ûnder de hoeke \(\alpha \), d.w.s. \(K\(g/2\right)=\left(2/d\right){\mathrm{sin} }^{2}\alpha \) (sjoch figuer 8). Dan, oangeande de kromming fan 'e streamline dy't ferdwynt by \(y=0\) fanwegen symmetry, wurdt de kromming by de universele koördinaat \(y\) jûn troch:
Dwarsdoorsnede fan it funksje, foar (lofts) en boppe (ûnder). Makke mei Microsoft Word 2019,
Oan 'e oare kant, troch behâld fan massa, is de gemiddelde snelheid yn in flak loodrecht op 'e stream op 'e mjitlokaasje \(\langle {u}_{g}\rangle \) relatearre oan de ynlaatsnelheid:
wêrby't \({A}_{i}\) it trochsneedstreamgebiet by de kanaalyngong is en \({A}_{g}\) it trochsneedstreamgebiet op it mjitlokaasje is (sjoch Fig. 8) respektivelik troch:
Tink derom dat \({u}_{g}\) net gelyk is oan \(\langle {u}_{g}\rangle \). Eins lit figuer 9 de snelheidsferhâlding \({u}_{g}/\langle {u}_{g}\rangle \) sjen, berekkene troch de fergeliking (10)–(14), útset neffens de ferhâlding \(d/g\). Nettsjinsteande wat diskreetheid kin in trend identifisearre wurde, dy't benadere wurdt troch in polynoom fan twadde oarder:
De ferhâlding fan 'e maksimale\({u}_{g}\) en gemiddelde\(\langle {u}_{g}\rangle \) snelheden fan 'e kanaalsintrumdwersdoorsnede\(.\) De fêste en stippele krommen komme oerien mei de fergelikingen.(5) en it fariaasjeberik fan 'e oerienkommende koëffisiënten\(\pm 25\%\). Oanmakke mei Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Figuer 10 fergeliket \({Eu}_{90}\) mei de eksperimintele resultaten fan 'e fergeliking. (16). De gemiddelde relative ôfwiking wie 25%, en it fertrouwensnivo wie 95%.
It Wall Euler-nûmer by _(\theta ={90}^{o}\). Dizze kromme komt oerien mei de fergeliking. (16). Makke mei Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
De netto krêft \({f}_{n}\) dy't wurket op 'e sintrale stang dy't loodrecht op syn as stiet, kin berekkene wurde troch de druk op it stangoerflak as folget te yntegrearjen:
wêrby't de earste koëffisjint de stêflingte binnen it kanaal is, en de yntegraasje wurdt útfierd tusken 0 en 2π.
De projeksje fan \({f}_{n}\) yn 'e rjochting fan' e wetterstream moat oerienkomme mei de druk tusken de ynlaat en útlaat fan it kanaal, útsein as de wriuwing parallel oan 'e roede is en lytser is fanwegen ûnfolsleine ûntwikkeling fan 'e lettere seksje. De momentumflux is net lykwichtich. Dêrom,
Figuer 11 lit in grafyk sjen fan 'e fergelikingen. (20) liet in goede oerienkomst sjen foar alle eksperimintele omstannichheden. D'r is lykwols in lytse ôfwiking fan 8% oan 'e rjochterkant, dy't taskreaun wurde kin en brûkt wurde kin as in skatting fan 'e momentum-ûnbalâns tusken de yn- en útgong fan it kanaal.
Kanaalmachtsbalâns. De line komt oerien mei de fergeliking. (20). De Pearson-korrelaasjekoëffisjint wie 0.97. Oanmakke mei Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Troch de hellingshoeke fan 'e stang te fariearjen, waarden de druk oan 'e stangoerflakwand en de drukfal yn it kanaal mei de transversale linen fan 'e fjouwer hellende silindryske stangen metten. Trije stangassemblages mei ferskillende diameters waarden hifke. Yn it hifke Reynolds-nûmerberik, tusken 2500 en 6500, is it Euler-nûmer ûnôfhinklik fan 'e streamsnelheid. De druk op it sintrale stangoerflak folget de gewoane trend dy't waarnommen wurdt yn silinders, en is maksimaal oan 'e foarkant en minimaal by de laterale gat tusken de stangen, en herstelt oan 'e efterkant fanwegen de skieding fan 'e grinslaach.
Eksperimintele gegevens wurde analysearre mei help fan momentumbehâldsbeskôgings en semi-empiryske evaluaasjes om invariante diminsjeleaze getallen te finen dy't Euler-nûmers relatearje oan de karakteristike dimensjes fan kanalen en stangen. Alle geometryske skaaimerken fan blokkearjen wurde folslein fertsjintwurdige troch de ferhâlding tusken de stangdiameter en de gat tusken de stangen (lateraal) en de kanaalhichte (fertikaal).
It ûnôfhinklikheidsprinsipe jildt foar de measte Euler-nûmers dy't druk op ferskate lokaasjes karakterisearje, d.w.s. as de druk diminsjeleas is mei de projeksje fan 'e ynlaatsnelheid normaal op' e stêf, is de set ûnôfhinklik fan 'e diphoeke. Derneist is de funksje relatearre oan 'e massa en it momentum fan' e stream. De behâldsfergelikingen binne konsekwint en stypje it boppesteande empiryske prinsipe. Allinnich de druk op it stêfoppervlak by de gat tusken de stêfen wykt wat ôf fan dit prinsipe. Diminsjeleaze semi-empiryske korrelaasjes wurde generearre dy't brûkt wurde kinne om ferlykbere hydraulyske apparaten te ûntwerpen. Dizze klassike oanpak is yn oerienstimming mei koartlyn rapportearre ferlykbere tapassingen fan 'e Bernoulli-fergeliking op hydraulyka en hemodynamika20,21,22,23,24.
In bysûnder nijsgjirrich resultaat komt fuort út 'e analyze fan 'e drukfal tusken de ynlaat en útlaat fan 'e testseksje. Binnen de eksperimintele ûnwissichheid is de resultearjende wjerstânskoëffisjint gelyk oan ienheid, wat it bestean fan 'e folgjende invariante parameters oanjout:
Tink oan de grutte \(\left(d/g+2\right)d/g\) yn 'e neamer fan 'e fergeliking. (23) is de grutte tusken heakjes yn 'e fergeliking. (4), oars kin it berekkene wurde mei de minimale en frije dwerstrochsneed loodrecht op 'e roede, \({A}_{m}\) en \({A}_{f}\). Dit suggerearret dat oannommen wurdt dat Reynolds-nûmers binnen it berik fan 'e hjoeddeiske stúdzje bliuwe (40.000-67.000 foar kanalen en 2500-6500 foar roeden). It is wichtich om te notearjen dat as der in temperatuerferskil yn it kanaal is, it de floeistoftichtens beynfloedzje kin. Yn dit gefal kin de relative feroaring yn it Euler-nûmer skatte wurde troch de termyske útwreidingskoëffisjint te fermannichfâldigjen mei it maksimale ferwachte temperatuerferskil.
Ruck, S., Köhler, S., Schlindwein, G., en Arbeiter, F. Waarmteferfier- en drukfalmjittingen yn in kanaal dat rûch makke is troch ferskillend foarme ribben oan 'e muorre. ekspert. Heat Transfer 31, 334–354 (2017).
Wu, L., Arenas, L., Graves, J., en Walsh, F. Karakterisaasje fan streamsellen: streamvisualisaasje, drukfal en massatransport yn twadiminsjonale elektroden yn rjochthoekige kanalen. J. Electrochemistry. Socialist Party. 167, 043505 (2020).
Liu, S., Dou, X., Zeng, Q. & Liu, J. Wichtige parameters fan it Jamin-effekt yn kapillaren mei fernauwende dwerstrochsneden. J. Gasoline.science.Britain.196, 107635 (2021).