Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi peramban yang Anda gunakan memiliki dukungan terbatas untuk CSS. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan peramban yang diperbarui (atau matikan mode kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Eksperimen dilakukan dalam saluran persegi panjang yang diblokir oleh garis melintang dari empat batang silinder miring. Tekanan pada permukaan tengah batang dan penurunan tekanan di sepanjang saluran diukur dengan memvariasikan sudut kemiringan batang. Tiga susunan batang dengan diameter berbeda diuji. Hasil pengukuran dianalisis menggunakan prinsip konservasi momentum dan pertimbangan semi-empiris. Beberapa set parameter tak berdimensi yang invarian dihasilkan yang menghubungkan tekanan pada lokasi kritis sistem dengan dimensi karakteristik batang. Prinsip independensi ditemukan berlaku untuk sebagian besar bilangan Euler yang menggambarkan tekanan di lokasi yang berbeda, yaitu jika tekanan tidak berdimensi menggunakan proyeksi kecepatan masuk yang tegak lurus terhadap batang, set tersebut independen dari sudut kemiringan. Korelasi semi-empiris yang dihasilkan dapat digunakan untuk mendesain hidrolika serupa.
Banyak perangkat perpindahan panas dan massa terdiri dari serangkaian modul, saluran, atau sel tempat fluida mengalir dalam struktur internal yang lebih atau kurang kompleks seperti batang, penyangga, sisipan, dll. Baru-baru ini, terdapat minat baru untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme yang menghubungkan distribusi tekanan internal dan gaya pada bagian internal yang kompleks dengan penurunan tekanan keseluruhan modul. Antara lain, minat ini didorong oleh inovasi dalam ilmu material, perluasan kemampuan komputasi untuk simulasi numerik, dan peningkatan miniaturisasi perangkat. Studi eksperimental terbaru tentang distribusi tekanan internal dan kehilangan meliputi saluran yang diperhalus oleh berbagai bentuk rusuk 1, sel reaktor elektrokimia 2, penyempitan kapiler 3 dan material rangka kisi 4.
Struktur internal yang paling umum dapat dikatakan berupa batang silindris melalui modul unit, baik yang dibundel maupun terisolasi. Pada penukar panas, konfigurasi ini biasanya terdapat pada sisi cangkang. Penurunan tekanan sisi cangkang berkaitan dengan desain penukar panas seperti generator uap, kondensor, dan evaporator. Dalam sebuah studi baru-baru ini, Wang dkk. 5 menemukan keadaan aliran reattachment dan co-detachment dalam konfigurasi tandem batang. Liu dkk. 6 mengukur penurunan tekanan dalam saluran persegi panjang dengan bundel tabung berbentuk U ganda terintegrasi dengan sudut kemiringan yang berbeda dan mengkalibrasi model numerik yang mensimulasikan bundel batang dengan media berpori.
Seperti yang diharapkan, ada sejumlah faktor konfigurasi yang memengaruhi kinerja hidraulik dari susunan silinder: jenis pengaturan (misalnya, berselang-seling atau sejajar), dimensi relatif (misalnya, jarak antar silinder, diameter, panjang), dan sudut kemiringan, di antara lainnya. Beberapa penulis berfokus pada pencarian kriteria tanpa dimensi untuk memandu desain guna menangkap efek gabungan dari parameter geometris. Dalam sebuah studi eksperimental baru-baru ini, Kim dkk. 7 mengusulkan model porositas efektif menggunakan panjang sel unit sebagai parameter kontrol, menggunakan susunan tandem dan berselang-seling serta 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 dkk. 9 mempelajari distribusi tekanan dinding di sekitar batang silinder dalam aliran udara miring. Mityakov dkk. 10 memplot medan kecepatan setelah silinder miring menggunakan stereo PIV. Alam dkk. 11 melakukan studi komprehensif tentang silinder tandem, yang berfokus pada efek bilangan Reynolds dan rasio geometris pada pelepasan vorteks. Mereka mampu mengidentifikasi lima keadaan, yaitu penguncian, penguncian intermiten, tidak terkunci, penguncian subharmonik, dan keadaan pelekatan kembali lapisan geser. Studi numerik terbaru menunjukkan pembentukan struktur vorteks dalam aliran melalui silinder yaw terbatas.
Secara umum, kinerja hidraulik sel unit diharapkan bergantung pada konfigurasi dan geometri struktur internal, yang biasanya dikuantifikasi oleh korelasi empiris dari pengukuran eksperimental spesifik. Pada banyak perangkat yang terdiri dari komponen periodik, pola aliran berulang 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 seringkali dapat dikurangi. Contoh tipikal adalah persamaan debit untuk pelat lubang 15. Dalam kasus khusus batang miring, baik dalam aliran terbatas maupun terbuka, kriteria menarik yang sering dikutip dalam literatur dan digunakan oleh perancang adalah besaran hidraulik dominan (misalnya, penurunan tekanan, gaya, frekuensi pelepasan pusaran, dll.) terhadap komponen aliran yang tegak lurus terhadap sumbu silinder. Ini sering disebut sebagai prinsip independensi dan mengasumsikan bahwa dinamika aliran terutama didorong 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 kriteria ini, Dalam banyak kasus, hal ini memberikan perkiraan yang berguna dalam ketidakpastian eksperimental yang lazim pada korelasi empiris. Studi terbaru tentang validitas prinsip independen mencakup getaran yang diinduksi pusaran16 dan hambatan rata-rata fase tunggal dan dua fase417.
Dalam penelitian ini, disajikan hasil studi tentang tekanan internal dan penurunan tekanan dalam saluran dengan garis melintang yang terdiri dari empat batang silinder miring. Tiga susunan batang diukur dengan diameter berbeda, dengan sudut kemiringan yang diubah. Tujuan keseluruhan adalah untuk menyelidiki mekanisme bagaimana distribusi tekanan pada permukaan batang berhubungan dengan penurunan tekanan keseluruhan dalam saluran. Data eksperimental dianalisis dengan menerapkan persamaan Bernoulli dan prinsip konservasi momentum untuk mengevaluasi validitas prinsip independensi. Akhirnya, korelasi semi-empiris tak berdimensi dihasilkan yang dapat digunakan untuk mendesain perangkat hidrolik serupa.
Susunan eksperimental terdiri dari bagian uji persegi panjang yang menerima aliran udara yang disediakan oleh kipas aksial. Bagian uji berisi unit yang terdiri dari dua batang tengah paralel dan dua setengah batang yang tertanam di dinding saluran, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1e, semuanya dengan diameter yang sama. Gambar 1a–e menunjukkan geometri dan dimensi detail dari setiap bagian susunan eksperimental. Gambar 3 menunjukkan susunan proses.
a. Bagian saluran masuk (panjang dalam mm). Dibuat menggunakan Openscad 2021.01, openscad.org. Bagian uji utama (panjang dalam mm). Dibuat dengan Openscad 2021.01, openscad.org. c. Tampilan penampang bagian uji utama (panjang dalam mm). Dibuat menggunakan Openscad 2021.01, openscad.org. d. Bagian ekspor (panjang dalam mm). Dibuat dengan Openscad 2021.01, tampilan terurai bagian uji dari openscad.org. e. Dibuat dengan Openscad 2021.01, openscad.org.
Tiga set batang dengan diameter berbeda diuji. Tabel 1 mencantumkan karakteristik geometris dari 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 spacer yang terletak di luar bagian uji.
Laju aliran masuk bagian uji diukur dengan venturi yang telah dikalibrasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, dan dipantau menggunakan DP Cell Honeywell SCX. Suhu fluida di outlet bagian uji 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 masuk dipaksa melewati tiga saringan logam. Jarak pengendapan sekitar 4 diameter hidrolik digunakan antara saringan dan batang terakhir, dan panjang outlet adalah 11 diameter hidrolik.
Diagram skematik 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 uji. Diameter keran sesuai dengan rentang sudut 5°; oleh karena itu, akurasi sudutnya sekitar 2°. Batang yang dipantau dapat diputar di sekitar porosnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Perbedaan antara tekanan permukaan batang dan tekanan di pintu masuk bagian uji diukur dengan sel DP diferensial seri Honeywell SCX. Perbedaan tekanan ini diukur untuk setiap susunan batang, dengan memvariasikan kecepatan aliran, sudut kemiringan \(\alpha \) dan sudut azimut \(\theta \).
Pengaturan aliran. Dinding saluran ditampilkan dalam warna abu-abu. Aliran mengalir dari kiri ke kanan dan terhalang oleh batang. Perhatikan bahwa tampilan “A” tegak lurus terhadap sumbu batang. Batang luar setengah 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 berbagai azimut dan kemiringan. 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 di dinding batang. Kecepatan masuk ditetapkan dalam tiga rentang berbeda yang ditentukan oleh bukaan katup masuk. Kecepatan yang dihasilkan berkisar dari 6 hingga 10 m/s, 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 diperkirakan oleh deviasi standar relatif dari Sinyal yang terekam di venturi rata-rata sebesar 5%.
Gambar 4 menunjukkan korelasi \({Eu}_{w}\) dengan sudut azimut \(\theta \), yang diparameterisasi oleh tiga sudut kemiringan, \(\alpha \) = 30°, 50° dan 70°. Pengukuran dibagi menjadi tiga grafik sesuai dengan diameter batang. Dapat dilihat bahwa dalam ketidakpastian eksperimental, bilangan Euler yang diperoleh tidak bergantung pada laju aliran. Ketergantungan umum pada θ mengikuti tren tekanan dinding yang biasa di sekitar 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 di mana kecepatan paling besar karena keterbatasan luas aliran. Selanjutnya, terjadi pemulihan tekanan θ dari 90° hingga 100°, setelah itu tekanan tetap seragam karena pemisahan lapisan batas belakang dinding batang. Perhatikan bahwa ada 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 dari dinding di sekitar batang untuk sudut kemiringan dan diameter batang yang berbeda. Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Selanjutnya, kita menganalisis hasil berdasarkan asumsi bahwa bilangan Euler hanya dapat diestimasi oleh parameter geometris, 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 struktural fluida pada batang yaw ditentukan oleh proyeksi kecepatan masuk yang tegak lurus terhadap sumbu batang, \({u}_{n}={u}_{i}\mathrm {sin} \alpha\). Ini kadang-kadang disebut prinsip independensi. Salah satu tujuan analisis berikut adalah untuk memeriksa apakah prinsip ini berlaku untuk kasus kita, di mana aliran dan hambatan terbatas di dalam saluran tertutup.
Mari kita perhatikan tekanan yang diukur di bagian depan permukaan batang perantara, 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 kita mengasumsikan kehilangan ireversibel yang relatif kecil. Perhatikan bahwa tekanan dinamis tidak bergantung pada suku energi kinetik. Jika \({u}_{o}\) kosong (yaitu kondisi stagnan), bilangan 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 mungkin ditekan oleh defleksi ke atas dari garis arus yang diciptakan oleh kemiringan batang. Karena aliran terbatas pada bagian atas dan bawah bagian uji, defleksi ini akan 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 eksperimental 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 keluaran segmen uji, \({p}_{e}\), Juga mengikuti tren yang proporsional terhadap \({\mathrm{sin}}^{2}\alpha \). Namun, dalam kedua kasus tersebut, koefisien bergantung pada diameter batang, yang masuk akal karena yang terakhir menentukan area yang terhambat. Fitur ini mirip dengan penurunan tekanan pelat lubang, di mana saluran aliran sebagian berkurang di lokasi tertentu. Pada bagian uji ini, peran lubang dimainkan oleh celah antara batang. Dalam hal ini, tekanan turun secara substansial pada penyempitan dan sebagian pulih saat mengembang. mundur.Dengan mempertimbangkan pembatasan sebagai penghalang yang tegak lurus terhadap sumbu batang, penurunan tekanan antara bagian depan dan belakang batang dapat ditulis 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 tegak lurus terhadap sumbu batang, dan hubungannya dengan diameter batang adalah \({A}_{f}/{A}_{m}=\ ​​Left (g+d\right)/g\). Bilangan Euler yang sesuai adalah:
Bilangan Euler Wall pada \(\theta =0\) sebagai fungsi kemiringan. Kurva ini sesuai dengan persamaan.(3). Dibuat dengan Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Perubahan bilangan Euler Wall, pada \(\theta =18{0}^{o}\) (tanda penuh) dan keluar (tanda kosong) dengan kemiringan. Kurva-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 \(d/g\), menunjukkan konsistensi yang sangat baik.(5).Koefisien hambatan yang diperoleh adalah \({c}_{d}=1,28\pm 0,02\) dengan tingkat kepercayaan 67%.Demikian pula, grafik yang sama juga menunjukkan bahwa penurunan tekanan total antara inlet dan outlet bagian uji mengikuti tren yang serupa, tetapi dengan koefisien yang berbeda yang memperhitungkan pemulihan tekanan di ruang belakang antara batang dan outlet saluran.Koefisien hambatan yang sesuai adalah \({c}_{d}=1,00\pm 0,05\) dengan tingkat kepercayaan 67%.
Koefisien hambatan berhubungan dengan penurunan tekanan \(d/g\) di depan dan di belakang batang\(\left({Eu}_{0-180}\right)\) dan penurunan tekanan total antara saluran masuk dan keluar. Area abu-abu adalah pita kepercayaan 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 tengah \({p}_{g}\) dan kecepatan \({u}_{g}\) di celah antara batang (bertepatan dengan titik tengah saluran) berhubungan dengan faktor-faktor berikut:
Tekanan \({p}_{g}\) dapat dihubungkan dengan tekanan permukaan batang pada θ = 90° dengan mengintegrasikan distribusi tekanan di atas celah yang memisahkan batang pusat antara titik tengah dan dinding (lihat Gambar 8). Keseimbangan daya memberikan 19:
di mana \(y\) adalah koordinat normal terhadap permukaan batang dari titik pusat celah antara batang tengah, dan \(K\) adalah kelengkungan garis arus pada posisi \(y\). Untuk evaluasi analitis tekanan pada permukaan batang, kita mengasumsikan bahwa \({u}_{g}\) seragam dan \(K\left(y\right)\) linier. Asumsi ini telah diverifikasi oleh perhitungan 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, dengan mempertimbangkan kelengkungan garis aliran yang menghilang pada \(y=0\) karena simetri, kelengkungan pada koordinat universal \(y\) diberikan oleh:
Tampilan penampang melintang, depan (kiri) dan atas (bawah). Dibuat dengan Microsoft Word 2019,
Di sisi lain, berdasarkan hukum kekekalan massa, kecepatan rata-rata pada bidang yang tegak lurus terhadap aliran di lokasi pengukuran \(\langle {u}_{g}\rangle \) berhubungan dengan kecepatan masuk:
di mana \({A}_{i}\) adalah luas penampang aliran di pintu masuk saluran dan \({A}_{g}\) adalah luas penampang aliran di lokasi pengukuran (lihat Gambar 8) masing-masing dengan :
Perhatikan bahwa \({u}_{g}\) tidak sama dengan \(\langle {u}_{g}\rangle \). Sebenarnya, Gambar 9 menggambarkan rasio kecepatan \({u}_{g}/\langle {u}_{g}\rangle \), yang dihitung dengan persamaan (10)–(14), diplot sesuai dengan rasio \(d/g\). Meskipun terdapat beberapa diskretisasi, tren dapat diidentifikasi, yang didekati oleh polinomial orde kedua:
Rasio kecepatan maksimum\({u}_{g}\) dan kecepatan rata-rata\(\langle {u}_{g}\rangle \) dari penampang tengah saluran\(.\) Kurva padat dan putus-putus sesuai dengan persamaan.(5) dan rentang variasi koefisien yang sesuai\(\pm 25\%\). 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 kepercayaan adalah 95%.
Bilangan Euler Wall 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 tengah tegak lurus terhadap sumbunya dapat dihitung dengan mengintegrasikan tekanan pada permukaan batang sebagai berikut:
di mana koefisien pertama adalah panjang batang di dalam saluran, dan integrasi dilakukan antara 0 dan 2π.
Proyeksi \({f}_{n}\) dalam arah aliran air harus sesuai dengan tekanan antara saluran masuk dan keluar, kecuali jika 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 eksperimental.Namun, terdapat sedikit penyimpangan 8% di sebelah kanan, yang dapat dikaitkan dan digunakan sebagai perkiraan ketidakseimbangan momentum antara saluran masuk dan keluar.
Keseimbangan daya saluran.Garis tersebut 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 di 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 tengah mengikuti tren umum yang diamati pada silinder, yaitu maksimum di bagian depan dan minimum di celah lateral antara batang, kemudian pulih di bagian belakang karena pemisahan lapisan batas.
Data eksperimental dianalisis menggunakan pertimbangan konservasi momentum dan evaluasi semi-empiris untuk menemukan bilangan tak berdimensi invarian yang menghubungkan bilangan Euler dengan dimensi karakteristik saluran dan batang. Semua fitur geometris penyumbatan sepenuhnya diwakili oleh rasio antara diameter batang dan celah antara batang (secara lateral) dan tinggi saluran (vertikal).
Prinsip independensi terbukti berlaku untuk sebagian besar bilangan Euler yang menggambarkan tekanan di lokasi yang berbeda, yaitu jika tekanan tidak berdimensi menggunakan proyeksi kecepatan masuk yang tegak lurus terhadap batang, himpunan tersebut tidak bergantung pada sudut kemiringan. Selain itu, fitur ini 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 mendesain perangkat hidrolik serupa. Pendekatan klasik ini konsisten dengan aplikasi serupa persamaan Bernoulli yang baru-baru ini dilaporkan untuk hidrolik dan hemodinamika20,21,22,23,24.
Hasil yang sangat menarik muncul dari analisis penurunan tekanan antara saluran masuk dan keluar bagian uji. Dalam batas ketidakpastian eksperimental, koefisien hambatan yang dihasilkan sama dengan satu, yang menunjukkan keberadaan parameter invarian berikut:
Perhatikan ukuran \(\left(d/g+2\right)d/g\) di penyebut persamaan.(23) adalah besaran dalam tanda kurung pada persamaan.(4), jika tidak, dapat dihitung dengan penampang minimum dan bebas yang tegak lurus terhadap batang, \({A}_{m}\) dan \({A}_{f}\).Hal ini menunjukkan bahwa bilangan Reynolds diasumsikan tetap berada dalam rentang penelitian 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 densitas fluida.Dalam hal ini, perubahan relatif pada 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 permukaannya diperhalus dengan rusuk-rusuk berbentuk berbeda pada dindingnya. expert.Heat Transfer 31, 334–354 (2017).
Wu, L., Arenas, L., Graves, J., dan Walsh, F. Karakterisasi sel aliran: visualisasi aliran, penurunan tekanan, dan transportasi massa dalam elektroda dua dimensi di saluran persegi panjang. J. Elektrokimia. Partai Sosialis. 167, 043505 (2020).
Liu, S., Dou, X., Zeng, Q. & Liu, J. Parameter kunci efek Jamin pada kapiler dengan penampang yang menyempit. J. Gasoline.science.Britain.196, 107635 (2021).