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유체 운동은 속도 벡터나 유선으로 표현됩니다. 일정 기간 동안 한 지역을 통해 주어진 위치를 지나 흐르는 유체의 부피를 유량 Q, 더 정확하게는 부피 유량이라고 합니다. 유속과 유속은 서로 관련이 있습니다. 예를 들어 강의 유속이 클수록 강의 유속도 더 커집니다. 그러…
단위 시간에 한 지역의 한 지점을 통해 흐르는 유체의 부피는 체적 유량을 제공합니다.
부피를 면적 곱하기 거리로 대체하고 속도와 거리 사이의 관계를 사용할 때 체적 유량은 면적 곱하기 유체의 속도와 같습니다.
불규칙한 단면 파이프를 통해 꾸준히 흐르는 모든 지점에서 동일한 밀도를 가진 비압축성 유체를 고려하십시오. 일정한 흐름을 위해 한 지점에서 유체의 속도와 밀도는 시간에 따라 일정하게 유지됩니다.
단위 시간당 한 지점을 통과하는 유체의 질량을 질량 유량이라고 하며 밀도 곱하기 체적 유량과 같습니다.
파이프에는 다른 소스나 싱크가 없기 때문에 파이프로 유입되는 질량은 파이프를 떠나는 질량과 같아야 합니다. 이것은 유체에 대한 연속성의 일반 방정식을 제공합니다.
비압축성 유체의 경우 밀도가 상쇄됩니다. 따라서 파이프로의 체적 유량은 파이프의 체적 유량과 같습니다.
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Q1: What is volume flow rate and how is it calculated?
Volume flow rate is the volume of fluid flowing through a point in an area per unit time. It is calculated by multiplying the cross-sectional area of the pipe by the velocity of the fluid. This relationship shows that flow rate depends on both the size of the conduit and how fast the fluid moves through it.
Q2: Why does fluid velocity increase when a pipe narrows?
When a pipe's cross-sectional area decreases, the fluid velocity must increase to maintain continuity of flow. Since the same amount of incompressible fluid must pass through any point in the pipe per unit time, a smaller area requires higher velocity to conserve the volume flow rate.
Q3: What is the equation of continuity for incompressible fluids?
The equation of continuity states that the volume flow rate entering a pipe equals the volume flow rate leaving it. For incompressible fluids, density cancels out, so the product of cross-sectional area and velocity remains constant throughout the pipe, ensuring mass conservation.
Q4: How does mass flow rate relate to volume flow rate?
Mass flow rate equals density multiplied by volume flow rate. It represents the mass of fluid passing through a point per unit time. For steady flow through a pipe with no sources or sinks, the mass flowing in must equal the mass flowing out.
Q5: What conditions must be met for steady flow in a pipe?
For steady flow, the velocity and density of the fluid at any point must remain constant over time. Additionally, the pipe must have no sources or sinks that add or remove fluid, ensuring that mass entering the pipe equals mass leaving it at all times.
Q6: Why is the equation of continuity valid for liquids but not always for gases?
Liquids are essentially incompressible, so their density remains constant, making the equation of continuity universally valid for all liquid flow. Gases are compressible, so the equation must be applied with caution when gases undergo compression or expansion, as density changes affect flow relationships significantly.
Q7: How does the equation of continuity relate to energy conservation in fluid flow?
The equation of continuity ensures mass conservation in steady flow by maintaining constant volume flow rate through varying pipe sections. This principle connects to energy conservation and bernoulli equation principles, where changes in velocity and pressure are governed by both mass continuity and energy conservation in fluid systems.