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静止している流体(流体静力学)または運動中の流体の力と効果(流体力学)に関する質問。


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可動部品のない空気圧縮機を構築することは可能ですか?
可動部品のない空気圧縮機を物理的に構築することは可能ですか?私は、可動部品なしで空気を圧縮することができ、静止状態で動作する熱力学サイクルを想定しています。圧縮係数に1(1.1、2、100 ...)よりも大幅に大きい限り、圧縮係数に制限はありませんが、設計は実現可能でなければなりません。 可動部品がないことは大きな制約です。これは、ピストン、クランクシャフト、および時間とともに摩耗する他の複雑なメカニズムが存在しないと解釈できます。いくつかの可動部品が必要な場合、最低のメンテナンス要件で、最低限必要な可動部品は何ですか?

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ノズル内の流れが超音速かどうかを知る方法は?
プロジェクトでは、マッハ数= 3に設計された収束発散ノズルを構築しました。そのプロジェクトでは、スロートと発散セクションの間に固定された圧力計を見ることで、流れが超音速になったことを知ることができました(圧力の低下、発散セクションとして超音速流のノズルのように機能します)。 しかし、これにより、推進目的(または実用的な目的)でノズルを構築する場合、均一な強度を維持するために圧力計用の穴を開けることは望ましくありません。理論計算では、流れは超音速でノズルに衝撃を与えないはずですが、構築中、表面仕上げ、幾何公差、供給圧力は期待したものとは異なる場合があります。その場合、流れが超音速になったかどうかはどうすればわかりますか? 次の方法を考えました。これまでのところ、私はそれらのいずれも試していません。 流れが実際に超音速の場合(図に示すように)、チューブの前にバウショックが発生し、全圧が増加するため、ピトー管の使用は役に立たない場合があります。レイリーピトー管式を使用できますが、フロー/ノズルに影響を与えずに静的自由流圧力を計算する方法は? シュリーレン写真:斜めの衝撃/衝撃ダイヤモンドを見ると、推論は「流れは超音速」です。これは、ショック機能が非常に明確な場合にのみ機能します。

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空のフィールドの風車。なぜ木がないのですか?
私は風車が一般的に木がなく空の畑に建てられていることに気づきました、そしてなぜ私は疑問に思っていました... 風車は一般的に木よりもはるかに背が高く、木は実際に流れに影響を与えないと想像できます(写真を参照)。 しかし、これが周囲に何もない、または周囲に多くのスペースを無駄にする他の何かがある理由ですか?そして、最初の図の速度プロファイルは現実的なものですか? 外部対流の理論を検索すると、プラトー上の流れの速度プロファイルは次のように なります。2番目のケースでは、障害物がある場合、速度は高くなりませんか?それとも、障害物が流れを減衰させる多孔質媒体であるためでしょうか?そして最後に、地球レベルの速度プロファイルはそのように見えますか?それには本当に起源があるのか​​、それともずっと乱流なのか?

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サイフォン内の水の流れを止める方法は?
私は自分のテラスガーデン用の小さなDIY点滴灌漑システムを組み立てました。添付の画像をご覧ください。小さなポンプをオンにして点滴灌漑システムを起動してから、オフにします。しかし、その後も水はシステム内を流れ続け、ポンプを物理的に持ち上げて水から外したときにのみ停止します。 物理的なアクションを必要とせずにこの水の流れを止めるにはどうすればよいですか? タイマーを使用してポンプのオン/オフを自動化することで、物理的な存在を必要とせずに機能することに注意してください。 ================================================= ====================== 「パイプの最高点にピンホールを作る」という提案を試みました。それは魅力のように働き、私が直面していた問題を解決しました。新しいものを調達する必要がないため、それが完全に気に入った。 ソレノイドバルブを使用するオプションも気に入っていますが、まだ試していません。タンクが植物よりもかなり高い場所にあるようなシステムを再度設置するときに使用します。 答えを書く努力をしてくれた皆さん、そしてそれについても詳細な説明をありがとう。

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ナビエ・ストークス方程式の粘性応力テンソルの第2項の物理的解釈は何ですか?
私はしばらくの間、この答えを探していました。私は多数のテキストを読んだり、オンラインでいくつかの講義を見たりしましたが、多くの場合、これは決して説明されず、与えられたばかりです。ナビエ・ストークス方程式の粘性応力項は次のようになります ∇⋅τ=∇⋅μ(∇u⃗ +(∇u⃗ )T)∇⋅τ=∇⋅μ(∇u→+(∇u→)T)\begin{equation} \nabla \cdot \tau = \nabla \cdot \mu \left(\nabla\vec{u} + (\nabla\vec{u})^T\right) \end{equation} 今、用語は速度拡散であるため理解するのに十分簡単ですが、用語物理的な解釈をは難しいです。この用語を拡張した後、私は ∇ ⋅ μ (∇ → U)T∇⋅μ∇u⃗ ∇⋅μ∇u→\nabla \cdot \mu \nabla\vec{u}∇⋅μ(∇u⃗ )T∇⋅μ(∇u→)T\nabla \cdot \mu (\nabla\vec{u})^T ∇⋅μ(∇u⃗ )T=⎛⎝⎜⎜⎜∂∂x∇⋅u⃗ ∂∂y∇⋅u⃗ ∂∂z∇⋅u⃗ ⎞⎠⎟⎟⎟∇⋅μ(∇u→)T=(∂∂x∇⋅u→∂∂y∇⋅u→∂∂z∇⋅u→)\begin{equation} \nabla \cdot \mu (\nabla\vec{u})^T = \begin{pmatrix} \frac{\partial}{\partial x} \nabla \cdot \vec{u} \\ \frac{\partial}{\partial y} \nabla ...

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マッハ0.3が圧縮性と非圧縮性の流れを区別するしきい値であるのはなぜですか?
マッハ0.3は、空気を非圧縮性流体として扱うための上限であると読んでいます。私が読んだソースは、これを証拠としても正当化もせずに与えられたものとして扱っているようです。 なぜこれが制限なのですか?これには数学的な正当性がありますか?また、この制限は空気にのみ適用されますか?そうでない場合、制限は何に依存しますか?

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ほこりが空気から落ち着くまでにどれくらい時間がかかりますか?
これを管理しやすい質問にするために、いくつかの簡略化を追加しましょう。 ダスト粒子は、半径および密度ρの均一な球体として十分に説明できます。 RRRρρ\rho 空間は閉じられており、バルクフローはありません。つまり、空気はまだ巨視的な意味です。 空気は標準の温度と圧力(STP)です。及びP = 1 、A 、T 、M。T= 20 ∘CT=20 ∘CT=20\ ^\circ\mathrm{C}P= 1 a t m P=1 atmP=1\ \mathrm{atm} これらの条件下で、ダスト粒子の沈降時間はどのくらいですか?空気のブラウン運動はどのサイズ/密度で重要になりますか?

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炉内のガス混合の最適設計のための流体力学の活用
バックグラウンド これは、クラウスプロセスで使用される熱炉の標準設計であり、H 2 SをSO 2に変換します。炉の主な問題は、ガスの混合がかなり悪く、変換率が60%に過ぎないことです。これにより、不純物を処理するための下流設備のコストが増加します。ガスの混合を改善する設計が強く求められています。 H 2 SとO 2は別々に反応器に供給されます。燃焼反応が始まり、温度が約1400℃まで上昇します。リアクターの中央のチョークポイントは、ガスをその両側でより良く混合させるためにあります。 これまでにやったこと 自動車の燃料噴射装置からインスピレーションを得て、より大きな混合を可能にする噴射装置の設計を変更しました。 この図にはチョークポイントを含めませんでした。概念の妥当性をテストするためだけに行われました。 2度の角度のインジェクターは、入口ガスに水平方向および半径方向の速度を提供します。これにより、流体に渦巻き効果が生じ、混合が約60%向上します。ここで混合は、アウトレット製品の分布の均一性として定義されます。 利点は2つあります。ガス粒子は渦巻きによりさらに移動する必要があり、反応器内に留まる時間が長くなります。したがって、より大きな変換も達成されるか、別の観点から見ると、標準ユニットと同じ変換を達成するためにより小さな反応器が必要であり、劇的にコストを削減します。 質問 特定の流体力学現象を活用して、混合を改善したいと考えています。たとえば、渦形成は、窒息セクションで使用されます。混合を改善するために他に何ができますか?どの機能を追加/削除できますか? PS:提案された設計を言葉で説明してください。実際のモデリングは不要です。 もちろん、アイデアを見るのに役立ちますが、必ずしも必要ではありません。 Fluentにアクセスして、これらの設計をシミュレートし、標準ユニットと比較します。 私はあなたが何を思い付くことができるかをまだ見たいです。

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どの乱流モデルが合理化された車体のCFD解析に適していますか?
多くの商用およびオープンソースのCFDコードは、レイノルズ平均ナビエ・ストークス(RANS)方程式の非線形対流加速項に対していくつかの閉包法を実装しています。一般的な方法(乱流モデルとしても知られています) スパラルト・アルマラス(SA) k–ε(k–イプシロン) k–ω(k–オメガ) SST(メンターのせん断応力輸送) レイノルズ応力方程式モデル これらのうち、合理化された車体のCFDシミュレーションに適しているのはどれですか?シミュレーションの目的は、空力抵抗力を最小限に抑えるために、ボディ形状の改良をガイドすることです。模範的な答えは、このシミュレーションアプリケーションの各方法の長所と短所を簡単に概説します。 潜在的に役立つ詳細: 車両は、おおよその寸法を持つ小型の1人用車両です L = 2.5 m、 W = 0.7 m、および H = 0.5 m 0 m / sから約12 m / sの範囲の速度で移動します。3つのホイールはすべてボディエンベロープで囲まれており、車両のボディシェルが路面から1 cm以内まで伸びるホイールの近くを除き、車両の地上高は約15 cmです。 通常、これらの速度での空力はほとんど無視できますが、この車両は滑らかなトラックで「スーパーマイレージ」競技に参加するように設計されており、非常に軽量で、全体に低摩擦のドライブトレインコンポーネントを使用しているため、空力は力は達成可能な燃料消費に大きな影響を及ぼします。

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揚力と対気速度の関係は?
飛行機の翼によって生じる揚力は対気速度に関連しています-これは明らかです。飛行機の動きが遅すぎると失速します。しかし、その関係は何ですか?線形?二次ですか?指数関数的?正確な方程式は必要ありませんが、それは確かに非常に複雑で、関係の特徴だけです。

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二相流の気泡振動は、乱流運動エネルギーの散逸率にどのように影響しますか?
2相流の乱流に対するバブル振動(バブルダイナミクスのRayleigh-Plesset方程式を使用して計算)の影響を調査しています。私は極低温流体を使用しているため、熱効果も役割を果たします。振動周波数間の関係と、それらが乱流散逸率にどのように影響するかを調べようとしています。 周波数が高いとき、つまり液体と蒸気の界面が高周波数で振動するとき、流れの乱流運動エネルギーが増加すると思います。それで、散逸率は乱流運動エネルギーに比例して増加しますか?(k ^ 1.5に比例するイプシロン)

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材料がアルキメデスのネジを通過する理由は何ですか?
...または、言い換えると、材料がネジにくっついて、その長さに沿って進行せずに所定の位置で回転しないのはなぜですか? 最も単純な場合、答えは明白です:重力。粒状または液体の材料で、ネジが横に傾いている場合、ブレードに沿って転がり/スライド/流れ、チューブの底面にとどまります。 しかし、その後、ウィキペディアは言います: アルキメデスのスクリューの変形は、材料を圧縮および溶融するためにピッチを小さくするスクリューを使用する一部の射出成形機、ダイカストマシン、およびプラスチックの押出成形にも見られます。最後に、特定のタイプの容積式空気圧縮機であるロータリースクリュー空気圧縮機でも使用されます。はるかに大きな規模では、ピッチの減少するアルキメデスのネジが廃棄物の圧縮に使用されます。 そのような場合、力-圧力、せん断、粘度、接着力はすべて重力を上回り、場合によってはチューブ壁に対する摩擦を上回るでしょう。たとえば、射出成形では、半溶融プラスチックが塊を形成し、スクリューにくっつき、進行せずに所定の位置に回転し続けるのを防ぐために何がありますか?圧力が上昇した場合、材料がより低い圧力の領域に後退するのを防ぐ力はどれですか?

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海の底にある物体は依然として浮力を経験しますか?[閉まっている]
閉まっている。この質問はトピックから外れています。現在、回答を受け付けていません。 この質問を改善してみませんか? 質問を更新して、 Engineering Stack Exchangeのトピックとなるようにします。 2年前休業。 だから、浮力が発生するのは、この図のように、流体が上に比べてオブジェクトの下から大きな圧力をかけるためです。 だから私の質問は、オブジェクトがコンテナの底に押し込まれ、その下に流体がないようにしたらどうなるでしょうか。ロジックは、下に液体がない場合、押し上げるものは何もないということです。それで、そのオブジェクトはまだ浮力を経験するでしょうか?はいの場合、なぜですか? 編集:いくつかの答えが互いに同意しないのを見るのは興味深いです。注意すべきことの1つ-私の教科書によると、浮力は静水圧によって発生する力であり、オブジェクトの密度とは関係ありません。つまり、密度が低いために浮力を体験できると言う人は間違っていると思います。浮力ではありません。

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渦度と循環の意味は何ですか?
流体運動学では、渦度と循環というこれらの用語の意味を理解できません。 素人が簡単に理解できるように、誰かがこれらの用語の説明を教えてもらえますか?

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