Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan terbatas untuk CSS. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau matikan mode kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Percobaan dilakukan dalam saluran persegi panjang yang diblokir oleh garis melintang dari empat batang silinder miring. Tekanan pada permukaan batang tengah dan penurunan tekanan di saluran diukur dengan memvariasikan sudut kemiringan batang. Tiga rakitan batang dengan diameter berbeda diuji. Hasil pengukuran dianalisis menggunakan prinsip kekekalan momentum dan pertimbangan semi-empiris. Beberapa set parameter tak berdimensi invarian dihasilkan yang menghubungkan tekanan pada lokasi kritis sistem dengan dimensi karakteristik batang. Prinsip independensi ditemukan berlaku untuk sebagian besar bilangan Euler yang mengkarakterisasi tekanan di lokasi yang berbeda, yaitu jika tekanan tak berdimensi menggunakan proyeksi kecepatan masuk yang normal terhadap batang, set tersebut tidak bergantung pada sudut kemiringan. Korelasi semi-empiris yang dihasilkan dapat digunakan untuk Mendesain hidraulik serupa.
Banyak perangkat perpindahan panas dan massa terdiri dari serangkaian modul, saluran atau sel yang dilalui cairan dalam struktur internal yang lebih atau kurang kompleks seperti batang, penyangga, sisipan, dll. Baru-baru ini, ada minat baru untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme yang menghubungkan distribusi tekanan internal dan gaya pada internal yang kompleks dengan penurunan tekanan keseluruhan modul. Di antara hal-hal lain, minat ini telah didorong oleh inovasi dalam ilmu material, perluasan kemampuan komputasi untuk simulasi numerik, dan meningkatnya miniaturisasi perangkat. Studi eksperimental terbaru tentang distribusi dan kehilangan tekanan internal mencakup saluran yang diperkasar oleh berbagai bentuk rusuk 1 , sel reaktor elektrokimia 2 , penyempitan kapiler 3 dan bahan rangka kisi 4 .
Struktur internal yang paling umum adalah batang-batang silindris melalui modul-modul unit, baik yang dibundel atau diisolasi. Pada penukar kalor, konfigurasi ini lazim terjadi pada sisi cangkang. Penurunan tekanan pada sisi cangkang terkait dengan desain penukar kalor seperti generator uap, kondensor, dan evaporator. Dalam studi terkini, Wang dkk. 5 menemukan keadaan aliran reattachment dan co-detachment dalam konfigurasi batang-batang yang berpasangan. Liu dkk. 6 mengukur penurunan tekanan dalam saluran persegi panjang dengan bundel tabung berbentuk U ganda bawaan dengan sudut kemiringan berbeda dan mengkalibrasi model numerik yang mensimulasikan bundel batang dengan media berpori.
Seperti yang diharapkan, ada sejumlah faktor konfigurasi yang memengaruhi kinerja hidrolik bank silinder: jenis pengaturan (misalnya, staggered atau in-line), dimensi relatif (misalnya, pitch, diameter, panjang), dan sudut kemiringan, antara lain. Beberapa penulis berfokus pada menemukan kriteria tanpa dimensi untuk memandu desain untuk menangkap efek gabungan dari parameter geometris. Dalam studi eksperimental baru-baru ini, Kim et al. 7 mengusulkan model porositas yang efektif menggunakan panjang sel satuan sebagai parameter kontrol, menggunakan susunan tandem dan staggered dan bilangan Reynolds antara 103 dan 104. Snarski8 mempelajari bagaimana spektrum daya, dari akselerometer dan hidrofon yang terpasang pada silinder di terowongan air, bervariasi dengan kemiringan arah aliran. Marino et al. 9 mempelajari distribusi tekanan dinding di sekitar batang silinder dalam aliran udara yaw. Mityakov et al. 10 memetakan medan kecepatan setelah silinder yawed menggunakan stereo PIV. Alam et al. 11 melakukan studi komprehensif terhadap silinder tandem, dengan fokus pada efek bilangan Reynolds dan rasio geometrik pada pelepasan vortex. Mereka dapat mengidentifikasi lima keadaan, yaitu penguncian, penguncian terputus-putus, tidak ada penguncian, penguncian subharmonik, dan keadaan penempelan kembali lapisan geser. Studi numerik terkini menunjukkan pembentukan struktur vortex dalam aliran melalui silinder yaw terbatas.
Secara umum, kinerja hidraulik sel satuan diharapkan bergantung pada konfigurasi dan geometri struktur internal, yang biasanya diukur dengan korelasi empiris dari pengukuran eksperimental tertentu. Dalam banyak perangkat yang terdiri dari komponen periodik, pola aliran diulang di setiap sel, dan dengan demikian, informasi yang terkait dengan sel representatif dapat digunakan untuk mengekspresikan perilaku hidraulik keseluruhan struktur melalui model multiskala. Dalam kasus simetris ini, tingkat spesifisitas penerapan prinsip konservasi umum sering kali dapat dikurangi. Contoh tipikal adalah persamaan pembuangan untuk pelat lubang 15. Dalam kasus khusus batang miring, baik dalam aliran terbatas atau terbuka, kriteria menarik yang sering dikutip dalam literatur dan digunakan oleh desainer adalah besaran hidraulik dominan (misalnya, penurunan tekanan, gaya, frekuensi pelepasan pusaran, dll.) ) untuk bersentuhan.) ke komponen aliran yang tegak lurus dengan sumbu silinder. Ini sering disebut sebagai prinsip independensi dan mengasumsikan bahwa dinamika aliran didorong terutama oleh komponen normal aliran masuk dan bahwa efek komponen aksial yang sejajar dengan sumbu silinder dapat diabaikan. Meskipun tidak ada konsensus dalam literatur tentang rentang validitas ini kriteria, dalam banyak kasus memberikan estimasi berguna dalam ketidakpastian eksperimental yang khas dari korelasi empiris. Studi terkini tentang validitas prinsip independen mencakup getaran yang disebabkan oleh pusaran16 dan hambatan rata-rata satu fasa dan dua fasa417.
Dalam penelitian ini, disajikan hasil studi tekanan internal dan penurunan tekanan dalam saluran dengan garis melintang empat batang silinder miring. Ukur tiga rakitan batang dengan diameter berbeda, ubah sudut kemiringannya. Tujuan keseluruhannya adalah untuk menyelidiki mekanisme yang menghubungkan distribusi tekanan pada permukaan batang dengan penurunan tekanan keseluruhan dalam saluran. Data eksperimen dianalisis dengan menerapkan persamaan Bernoulli dan prinsip kekekalan momentum untuk mengevaluasi validitas prinsip independensi. Akhirnya, korelasi semi-empiris tak berdimensi dihasilkan yang dapat digunakan untuk merancang perangkat hidrolik serupa.
Susunan percobaan terdiri dari bagian uji berbentuk persegi panjang yang menerima aliran udara yang disediakan oleh kipas aksial. Bagian uji berisi unit yang terdiri dari dua batang tengah paralel dan dua batang setengah yang tertanam di dinding saluran, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1e, semuanya berdiameter sama. Gambar 1a–e menunjukkan geometri dan dimensi terperinci dari setiap bagian dari susunan percobaan. Gambar 3 menunjukkan susunan proses.
a Bagian masuk (panjang dalam mm).Buat b menggunakan Openscad 2021.01, openscad.org.Bagian pengujian utama (panjang dalam mm).Dibuat dengan Openscad 2021.01, openscad.org c Tampilan penampang melintang dari bagian pengujian utama (panjang dalam mm).Dibuat menggunakan Openscad 2021.01, openscad.org d Ekspor bagian (panjang dalam mm).Dibuat dengan Openscad 2021.01, tampilan meledak dari bagian pengujian openscad.org e.Dibuat dengan Openscad 2021.01, openscad.org.
Tiga set batang dengan diameter berbeda diuji. Tabel 1 mencantumkan karakteristik geometris setiap kasus. Batang-batang tersebut dipasang pada busur derajat sehingga sudutnya relatif terhadap arah aliran dapat bervariasi antara 90° dan 30° (Gambar 1b dan 3). Semua batang terbuat dari baja tahan karat dan dipusatkan untuk mempertahankan jarak celah yang sama di antara keduanya. Posisi relatif batang-batang tersebut ditetapkan oleh dua pengatur jarak yang terletak di luar bagian pengujian.
Laju aliran masuk bagian pengujian diukur dengan venturi yang terkalibrasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, dan dipantau menggunakan DP Cell Honeywell SCX. Suhu fluida di bagian keluar bagian pengujian diukur dengan termometer PT100 dan dikontrol pada 45±1°C. Untuk memastikan distribusi kecepatan planar dan mengurangi tingkat turbulensi di pintu masuk saluran, aliran air yang masuk dipaksa melewati tiga saringan logam. Jarak pengendapan sekitar 4 diameter hidrolik digunakan antara saringan terakhir dan batang, dan panjang saluran keluar adalah 11 diameter hidrolik.
Diagram skema tabung Venturi yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran masuk (panjang dalam milimeter). Dibuat dengan Openscad 2021.01, openscad.org.
Pantau tekanan pada salah satu sisi batang tengah dengan menggunakan keran tekanan 0,5 mm di bidang tengah bagian pengujian. Diameter keran sesuai dengan rentang sudut 5°; oleh karena itu akurasi sudutnya sekitar 2°. Batang yang dipantau dapat diputar pada porosnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Perbedaan antara tekanan permukaan batang dan tekanan di pintu masuk ke bagian pengujian diukur dengan Sel DP diferensial seri Honeywell SCX. Perbedaan tekanan ini diukur untuk setiap susunan batang, yang bervariasi dalam kecepatan aliran, sudut kemiringan \(\alpha \) dan sudut azimuth \(\theta \).
pengaturan aliran. Dinding saluran ditunjukkan dengan warna abu-abu. Aliran mengalir dari kiri ke kanan dan diblokir oleh batang. Perhatikan bahwa tampilan "A" tegak lurus terhadap sumbu batang. Batang luar semi-tertanam di dinding saluran lateral. Busur derajat digunakan untuk mengukur sudut kemiringan \(\alpha \). Dibuat dengan Openscad 2021.01, openscad.org.
Tujuan percobaan ini adalah untuk mengukur dan menginterpretasikan penurunan tekanan antara saluran masuk dan tekanan pada permukaan batang tengah, \(\theta\) dan \(\alpha\) untuk azimuth dan kemiringan yang berbeda. Untuk meringkas hasilnya, tekanan diferensial akan dinyatakan dalam bentuk tak berdimensi sebagai bilangan Euler:
di mana \(\rho \) adalah densitas fluida, \({u}_{i}\) adalah kecepatan masuk rata-rata, \({p}_{i}\) adalah tekanan masuk, dan \({p }_{ w}\) adalah tekanan pada titik tertentu pada dinding batang. Kecepatan masuk ditetapkan dalam tiga rentang berbeda yang ditentukan oleh pembukaan katup masuk. Kecepatan yang dihasilkan berkisar dari 6 hingga 10 m/s, yang sesuai dengan bilangan Reynolds saluran, \(Re\equiv {u}_{i}H/\nu \) (di mana \(H\) adalah tinggi saluran, dan \(\nu \) adalah viskositas kinematik) antara 40.000 dan 67.000. Bilangan Reynolds batang (\(Re\equiv {u}_{i}d/\nu \)) berkisar dari 2500 hingga 6500. Intensitas turbulensi yang diperkirakan oleh relatif simpangan baku sinyal yang terekam dalam venturi rata-rata adalah 5%.
Gambar 4 menunjukkan korelasi \({Eu}_{w}\) dengan sudut azimuth \(\theta \), yang diparameterisasi oleh tiga sudut kemiringan, \(\alpha \) = 30°, 50° dan 70°. Pengukuran dibagi dalam tiga grafik menurut diameter batang. Dapat dilihat bahwa dalam ketidakpastian eksperimen, angka Euler yang diperoleh tidak bergantung pada laju aliran. Ketergantungan umum pada θ mengikuti tren tekanan dinding yang biasa di sekeliling perimeter penghalang melingkar. Pada sudut yang menghadap aliran, yaitu, θ dari 0 hingga 90°, tekanan dinding batang menurun, mencapai minimum pada 90°, yang sesuai dengan celah antara batang tempat kecepatan paling besar karena keterbatasan luas aliran. Selanjutnya, ada pemulihan tekanan θ dari 90° hingga 100°, setelah itu tekanan tetap seragam karena pemisahan lapisan batas belakang batang dinding.Perhatikan bahwa tidak ada perubahan pada sudut tekanan minimum, yang menunjukkan bahwa kemungkinan gangguan dari lapisan geser yang berdekatan, seperti efek Coanda, bersifat sekunder.
Variasi bilangan Euler dinding di sekitar batang untuk sudut kemiringan dan diameter batang yang berbeda.Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Berikut ini, kami menganalisis hasil berdasarkan asumsi bahwa bilangan Euler dapat diestimasi hanya dengan parameter geometri, yaitu rasio panjang fitur \(d/g\) dan \(d/H\) (di mana \(H\) adalah tinggi saluran) dan kemiringan \(\alpha \). Aturan praktis yang populer menyatakan bahwa gaya struktur fluida pada batang yaw ditentukan oleh proyeksi kecepatan masuk yang tegak lurus dengan sumbu batang, \({u}_{n}={u}_{i}\mathrm {sin} \alpha \) . Ini terkadang disebut prinsip independensi. Salah satu tujuan dari analisis berikut adalah untuk memeriksa apakah prinsip ini berlaku pada kasus kita, di mana aliran dan penghalang dibatasi dalam saluran tertutup.
Mari kita perhatikan tekanan yang diukur di bagian depan permukaan batang antara, yaitu θ = 0. Menurut persamaan Bernoulli, tekanan pada posisi ini\({p}_{o}\) memenuhi:
di mana \({u}_{o}\) adalah kecepatan fluida di dekat dinding batang pada θ = 0, dan kami mengasumsikan kerugian ireversibel yang relatif kecil. Perhatikan bahwa tekanan dinamis bersifat independen dalam istilah energi kinetik. Jika \({u}_{o}\) kosong (yaitu kondisi stagnan), angka Euler harus disatukan. Namun, dapat diamati pada Gambar 4 bahwa pada \(\theta =0\) \({Eu}_{w}\) yang dihasilkan mendekati tetapi tidak sama persis dengan nilai ini, terutama untuk sudut kemiringan yang lebih besar. Ini menunjukkan bahwa kecepatan pada permukaan batang tidak hilang pada \(\theta =0\), yang dapat ditekan oleh defleksi ke atas dari garis arus yang dibuat oleh kemiringan batang. Karena aliran dibatasi pada bagian atas dan bawah bagian uji, defleksi ini harus menciptakan resirkulasi sekunder, meningkatkan kecepatan aksial di bagian bawah dan mengurangi kecepatan di bagian atas. Dengan asumsi bahwa besarnya defleksi di atas adalah proyeksi kecepatan masuk pada poros (yaitu \({u}_{i}\mathrm{cos}\alpha \)), hasil bilangan Euler yang sesuai adalah:
Gambar 5 membandingkan persamaan.(3) Ini menunjukkan kesesuaian yang baik dengan data eksperimen yang sesuai. Deviasi rata-rata adalah 25%, dan tingkat kepercayaan adalah 95%.Perhatikan bahwa persamaan.(3) Sejalan dengan prinsip independensi.Demikian pula, Gambar 6 menunjukkan bahwa bilangan Euler sesuai dengan tekanan pada permukaan belakang batang, \({p}_{180}\), dan pada keluarnya segmen uji, \({p}_{e}\), Juga mengikuti tren yang sebanding dengan \({\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) .Namun, dalam kedua kasus, koefisien bergantung pada diameter batang, yang masuk akal karena yang terakhir menentukan area yang terhalang.Fitur ini mirip dengan penurunan tekanan pelat lubang, di mana saluran aliran sebagian berkurang di lokasi tertentu.Di bagian uji ini, peran lubang dimainkan oleh celah antara batang.Dalam hal ini, tekanan turun secara substansial pada pelambatan dan sebagian pulih saat mengembang mundur. Jika pembatasan dianggap sebagai penyumbatan yang tegak lurus terhadap sumbu batang, maka penurunan tekanan antara bagian depan dan belakang batang dapat dituliskan sebagai 18:
di mana \({c}_{d}\) adalah koefisien hambatan yang menjelaskan pemulihan tekanan parsial antara θ = 90° dan θ = 180°, dan \({A}_{m}\) dan \ ({A}_{f}\) adalah penampang bebas minimum per satuan panjang yang tegak lurus terhadap sumbu batang, dan hubungannya dengan diameter batang adalah \({A}_{f}/{A}_{m}=\ ​​Kiri (g+d\kanan)/g\).Angka Euler yang sesuai adalah:
Bilangan Wall Euler pada \(\theta =0\) sebagai fungsi kemiringan. Kurva ini sesuai dengan persamaan.(3).Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Perubahan bilangan Wall Euler, dalam \(\theta =18{0}^{o}\) (tanda penuh) dan keluar (tanda kosong) dengan kemiringan. Kurva ini sesuai dengan prinsip independensi, yaitu \(Eu\propto {\mathrm{sin}}^{2}\alpha \).Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Gambar 7 menunjukkan ketergantungan \({Eu}_{0-180}/{\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) pada \(d/g\), yang menunjukkan konsistensi Baik yang ekstrem.(5). Koefisien hambatan yang diperoleh adalah \({c}_{d}=1,28\pm 0,02\) dengan tingkat keyakinan 67%. Demikian pula, grafik yang sama juga menunjukkan bahwa penurunan tekanan total antara saluran masuk dan saluran keluar bagian uji mengikuti tren yang sama, tetapi dengan koefisien yang berbeda yang memperhitungkan pemulihan tekanan di ruang belakang antara batang dan saluran keluar saluran. Koefisien hambatan yang sesuai adalah \({c}_{d}=1,00\pm 0,05\) dengan tingkat keyakinan 67%.
Koefisien hambatan terkait dengan penurunan tekanan \(d/g\) di depan dan belakang batang\(\left({Eu}_{0-180}\right)\) dan penurunan tekanan total antara saluran masuk dan keluar. Area abu-abu adalah pita keyakinan 67% untuk korelasi. Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Tekanan minimum \({p}_{90}\) pada permukaan batang pada θ = 90° memerlukan penanganan khusus. Menurut persamaan Bernoulli, sepanjang garis arus melalui celah antara batang, tekanan di pusat\({p}_{g}\) dan kecepatan\({u}_{g}\) di celah antara batang (bertepatan dengan titik tengah saluran) terkait dengan faktor-faktor berikut:
Tekanan \({p}_{g}\) dapat dikaitkan dengan tekanan permukaan batang pada θ = 90° dengan mengintegrasikan distribusi tekanan pada celah yang memisahkan batang pusat antara titik tengah dan dinding (lihat Gambar 8). Keseimbangan kekuatan menghasilkan 19:
di mana \(y\) adalah koordinat yang tegak lurus terhadap permukaan batang dari titik pusat celah antara batang-batang pusat, dan \(K\) adalah kelengkungan garis arus pada posisi \(y\). Untuk evaluasi analitis tekanan pada permukaan batang, kami berasumsi bahwa \({u}_{g}\) seragam dan \(K\left(y\right)\) linier. Asumsi-asumsi ini telah diverifikasi oleh kalkulasi numerik. Pada dinding batang, kelengkungan ditentukan oleh penampang elips batang pada sudut \(\alpha \), yaitu \(K\left(g/2\right)=\left(2/d\right){\ mathrm{sin} }^{2}\alpha \) (lihat Gambar 8). Kemudian, berkenaan dengan kelengkungan garis arus yang hilang pada \(y=0\) karena simetri, kelengkungan pada koordinat universal \(y\) diberikan oleh:
Fitur tampilan penampang melintang, depan (kiri) dan atas (bawah).Dibuat dengan Microsoft Word 2019,
Di sisi lain, berdasarkan kekekalan massa, kecepatan rata-rata pada bidang tegak lurus aliran di lokasi pengukuran \(\langle {u}_{g}\rangle \) berhubungan dengan kecepatan masuk:
di mana \({A}_{i}\) adalah luas penampang aliran di saluran masuk dan \({A}_{g}\) adalah luas penampang aliran di lokasi pengukuran (lihat Gambar 8) masing-masing dengan :
Perhatikan bahwa \({u}_{g}\) tidak sama dengan \(\langle {u}_{g}\rangle \). Faktanya, Gambar 9 menggambarkan rasio kecepatan \({u}_{g}/\langle {u}_{g}\rangle \), yang dihitung dengan persamaan (10)–(14), yang diplot menurut rasio \(d/g\). Meskipun ada beberapa diskretitas, tren dapat diidentifikasi, yang didekati dengan polinomial orde kedua:
Perbandingan kecepatan maksimum\({u}_{g}\) dan kecepatan rata-rata\(\langle {u}_{g}\rangle \) dari penampang pusat saluran\(.\) Kurva padat dan putus-putus bersesuaian dengan persamaan.(5) dan rentang variasi koefisien yang bersesuaian\(\pm 25\%\).Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Gambar 10 membandingkan \({Eu}_{90}\) dengan hasil eksperimen persamaan (16). Deviasi relatif rata-rata adalah 25%, dan tingkat keyakinan adalah 95%.
Angka Wall Euler pada \(\theta ={90}^{o}\).Kurva ini sesuai dengan persamaan.(16).Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Gaya total \({f}_{n}\) yang bekerja pada batang pusat yang tegak lurus terhadap sumbunya dapat dihitung dengan mengintegrasikan tekanan pada permukaan batang sebagai berikut:
di mana koefisien pertama adalah panjang batang dalam saluran, dan integrasi dilakukan antara 0 dan 2π.
Proyeksi \({f}_{n}\) ke arah aliran air harus sesuai dengan tekanan antara saluran masuk dan saluran keluar, kecuali gesekan sejajar dengan batang dan lebih kecil karena pengembangan bagian selanjutnya yang tidak lengkap. Fluks momentum tidak seimbang. Oleh karena itu,
Gambar 11 menunjukkan grafik persamaan (20). Menunjukkan kesesuaian yang baik untuk semua kondisi eksperimen. Akan tetapi, terdapat sedikit penyimpangan sebesar 8% di sebelah kanan, yang dapat dikaitkan dan digunakan sebagai estimasi ketidakseimbangan momentum antara saluran masuk dan keluar.
Keseimbangan daya saluran. Garis sesuai dengan persamaan. (20). Koefisien korelasi Pearson adalah 0,97. Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Dengan memvariasikan sudut kemiringan batang, tekanan pada dinding permukaan batang dan penurunan tekanan dalam saluran dengan garis melintang dari empat batang silinder miring diukur. Tiga rakitan batang dengan diameter berbeda diuji. Dalam rentang bilangan Reynolds yang diuji, antara 2500 dan 6500, bilangan Euler tidak bergantung pada laju aliran. Tekanan pada permukaan batang pusat mengikuti tren yang biasa diamati dalam silinder, menjadi maksimum di bagian depan dan minimum di celah lateral antara batang, pulih di bagian belakang karena pemisahan lapisan batas.
Data eksperimen dianalisis menggunakan pertimbangan kekekalan momentum dan evaluasi semi-empiris untuk menemukan bilangan nirdimensi invarian yang menghubungkan bilangan Euler dengan dimensi karakteristik saluran dan batang. Semua fitur geometris pemblokiran sepenuhnya direpresentasikan oleh rasio antara diameter batang dan celah antara batang (lateral) dan tinggi saluran (vertikal).
Prinsip independensi terbukti berlaku untuk sebagian besar bilangan Euler yang mengkarakterisasi tekanan di lokasi yang berbeda, yaitu jika tekanan tidak berdimensi menggunakan proyeksi kecepatan masuk yang normal terhadap batang, himpunan tersebut tidak bergantung pada sudut kemiringan. Selain itu, fitur tersebut terkait dengan massa dan momentum aliran. Persamaan konservasi konsisten dan mendukung prinsip empiris di atas. Hanya tekanan permukaan batang pada celah antara batang yang sedikit menyimpang dari prinsip ini. Korelasi semi-empiris tanpa dimensi dihasilkan yang dapat digunakan untuk merancang perangkat hidrolik yang serupa. Pendekatan klasik ini konsisten dengan aplikasi persamaan Bernoulli yang baru-baru ini dilaporkan untuk hidrolika dan hemodinamika20,21,22,23,24.
Hasil yang sangat menarik diperoleh dari analisis penurunan tekanan antara saluran masuk dan saluran keluar bagian pengujian. Dalam ketidakpastian eksperimental, koefisien hambatan yang dihasilkan sama dengan satu, yang menunjukkan keberadaan parameter invarian berikut:
Perhatikan ukuran \(\left(d/g+2\right)d/g\) pada penyebut persamaan. (23) adalah besaran dalam tanda kurung pada persamaan. (4), jika tidak, dapat dihitung dengan penampang lintang minimum dan bebas yang tegak lurus terhadap batang, \({A}_{m}\) dan \({A}_{f}\). Ini menunjukkan bahwa bilangan Reynolds diasumsikan tetap berada dalam kisaran studi saat ini (40.000-67.000 untuk saluran dan 2500-6500 untuk batang). Penting untuk dicatat bahwa jika ada perbedaan suhu di dalam saluran, hal itu dapat memengaruhi kerapatan fluida. Dalam kasus ini, perubahan relatif dalam bilangan Euler dapat diperkirakan dengan mengalikan koefisien ekspansi termal dengan perbedaan suhu maksimum yang diharapkan.
Ruck, S., Köhler, S., Schlindwein, G., dan Arbeiter, F. Pengukuran perpindahan panas dan penurunan tekanan dalam saluran yang diperkasar oleh rusuk-rusuk dengan bentuk berbeda pada dinding.expert.Heat Transfer 31, 334–354 (2017).
Wu, L., Arenas, L., Graves, J., dan Walsh, F. Karakterisasi sel aliran: visualisasi aliran, penurunan tekanan, dan perpindahan massa dalam elektroda dua dimensi dalam saluran persegi panjang.J. Elektrokimia.Partai Sosialis.167, 043505 (2020).
Liu, S., Dou, X., Zeng, Q. & Liu, J. Parameter utama efek Jamin dalam kapiler dengan penampang menyempit.J. Bensin.sains.Inggris.196, 107635 (2021).