氣流
編輯氣流,或稱空氣流動,是指空氣的流動。氣流的主要原因是空氣的存在。空氣的行為是流動的,這意味著顆粒自然會從壓力較高的區域流向壓力較低的區域。大氣層中的空氣壓力與海拔高度、溫度和成分直接相關。
在工程術語中,氣流是衡量每單位時間內流經一個特定設備的空氣量。它可以被描述為體積流率(單位時間內的空氣體積)或質量流率(單位時間內的空氣質量)。與這兩種描述形式相關的是空氣的密度,通過理想氣體定律,它是壓力和溫度的函數。空氣的流動可以通過機械手段誘導(如操作電動或手動風扇),也可以被動地發生,作為環境中存在的壓力差的一個函數。
氣流的類型
編輯像任何流體一樣,空氣可能呈現層流和湍流模式。層流發生在空氣能夠順利流動并表現出拋物線速度曲線的時候;湍流發生在有不規則的地方(如流體流過的表面的中斷),改變了運動的方向。湍流本身表現為平坦的速度曲線。流體運動的速度剖面描述了瞬時速度矢量在某一橫截面上的空間分布。流體通過的幾何形狀的大小和形狀,流體的特性(如粘度),對流動的物理干擾,以及為流動增加能量的工程部件(如泵),都是決定速度曲線的因素。一般來說,在密閉流中,由于管道、導管或通道壁的材料對附近流體層的摩擦力的影響,瞬時速度矢量在剖面的中間有較大的幅度。在對流層大氣流動中,由于樹木和山丘等障礙物的摩擦,使地表附近的流動變慢,速度隨著地面高度的增加而增加。摩擦的程度由一個叫做粗糙度長度的參數來量化。流線連接著與多個速度矢量的瞬時方向相切的速度。它們可以是彎曲的,并不總是遵循容器的形狀。此外,它們只存在于穩定流動中,即速度矢量不隨時間變化的流動。在層流中,流體的所有粒子以平行線行進,這就產生了平行流線。在湍流中,粒子以隨機和混亂的方向行進,產生彎曲的、螺旋形的、經常相交的流線。
雷諾數是一個比率,表示流體中粘性力和慣性力之間的關系,可以用來預測從層流到湍流的過渡。層流發生在低雷諾數,粘性力占主導地位,而湍流發生在高雷諾數,慣性力占主導地位。定義每種流動類型的雷諾數的范圍取決于空氣是通過一個管道、一個寬大的管道、一個開放的通道,還是圍繞一個機翼運動。雷諾數也可以表征在流體中運動的物體(例如,在重力沉降影響下的顆粒)。這個數字和相關概念可以應用于所有規模的系統中的流動研究。過渡性流動是速度曲線中心的湍流和靠近邊緣的層流的混合體。這三種流動都有不同的摩擦能量損失機制,引起不同的行為。因此,不同的方程被用來預測和量化每一類流動的行為。
流過物體的流體的速度隨著與物體表面的距離而變化。物體周圍的空氣速度接近零的區域被稱為邊界層。正是在這里,表面摩擦力對流動的影響最大;表面的不規則性可能會影響邊界層的厚度,從而破壞流動。
單位
編輯表示氣流的典型單位是。
按體積計算
- l/s(升/秒)
- m3/h(立方米/小時)
- ft3/h(立方英尺/小時)
- ft3/min(立方英尺/分鐘,又名CFM)
按質量計算
- kg/s(公斤/秒)
氣流也可以用每小時換氣量(ACH)來描述,它表示完全替換填充有關空間的空氣量。這個單位經常用于建筑科學中,較高的ACH值對應于較高的密封性,典型的老建筑密封性較差。
測量
編輯測量氣流的儀器被稱為風速計。風速計也被用來測量風速和室內空氣質量。
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