Name: tracking fluid through space or mass
Uploaded: 2025-02-13T15:43:18.000Z
Duration: 1 min 16 s
Channel: JoVE

Kontrol hacmi, kütle, enerji veya momentum içeren etkileşimlerin analiz edildiği uzayda tanımlanmış bir bölgedir.
Bir borudan akan suyu düşünün. Kontrol hacmi borunun bir bölümü olacaktır ve kontrol yüzeyi bu bölümün sınırı olacaktır.
Su bu kontrol hacmine girip çıktıkça, kütle, momentum ve enerji için korunum yasaları, tek tek su parçacıklarını izlemeden akışı incelemek için kullanılır.
Sıvı içinden geçerken kontrol hacmi sabit kalır ve karmaşıklığı azaltır.
Buna karşılık, bir sistem, zaman içinde takip edilen belirli bir sıvı kütlesini ifade eder. Sabit miktarda su tutan bir su deposu düşünün.
Tankın içindeki su sistemi temsil eder. Su boşalırken veya dolarken, aynı su sistemi izlenir, davranışına ve zaman içindeki değişikliklerine odaklanılır.
Sistem gösterimi, tankın durumu değişse bile bu sabit su kütlesinin analizine izin verir.
Sistem belirli sıvı kütlesini takip ederken, kontrol hacmi yaklaşımı sabit kalır ve belirli bir alan bölgesine odaklanır.

kontrol hacmi ve sistem temsilleri

Kütle, enerji ve momentum transferini analiz etmek için iki temel çerçeve kullanılır: kontrol hacmi yaklaşımı ve sistem yaklaşımı. Bu çerçeveler, odak noktasının uzaydaki belirli bir bölge (kontrol hacmi yaklaşımı) veya tanımlanmış bir akışkan kütlesi (sistem yaklaşımı) olmasına bağlı olarak farklı bakış açıları sunar.

Kontrol hacmi yaklaşımı, akışkanın içinden aktığı uzaydaki sabit bir bölgeyi ele alır. Bu bölge bir kontrol yüzeyi ile sınırlandırılmıştır. Örneğin, bir borudan akan su durumunda, kontrol hacmi borunun sabit bir bölümü olur ve kontrol yüzeyi bu bölümün sınırı olur. Bu çerçeve, kontrol hacmi boyunca kütle, enerji ve momentum için koruma yasalarını uygulayarak akışkan akışının analizini basitleştirir. Temel avantajı, tek tek akışkan parçacıklarının izlenmesini gerektirmeden akışkanın makroskobik özelliklerine odaklanmasıdır. Su kontrol hacmine girip çıktıkça, akış özelliklerindeki değişiklikler kontrol yüzeyinin sınırlarında değerlendirilir ve bu da onu sabit veya sabit olmayan akış koşullarını incelemek için güçlü bir araç haline getirir.

Sistem yaklaşımı ise, zaman içinde izlenen sabit bir akışkan kütlesiyle ilgilenir. Bunun pratik bir örneği, bir tanktaki sudur. Tankın içindeki su bir sistemi temsil eder ve boşaldıkça veya doldukça aynı su kütlesi analiz edilir. Sistemin davranışı, dış kuvvetler ve enerji transferleri akışkanın durumunda değişikliklere neden oldukça incelenir. Bu yaklaşım, kapalı sistem ısı transferi veya faz değişimi senaryoları gibi kesin kütlenin ve enerjisinin veya momentum içeriğinin kritik olduğu termodinamik süreçleri analiz ederken özellikle yararlıdır.

Kontrol hacmi uzayda sabitken ve yüzeyinden niceliklerin değişimine odaklanırken sistem yaklaşımı belirli bir akışkan kütlesinin evrimini izler. Bu metodolojiler tamamlayıcıdır ve akışkan dinamiği ve termodinamik analizde esneklik sunar.

Kontrol Hacmi ve Sistem Temsilleri

Kontrol hacmi, kütle, enerji veya momentum içeren etkileşimlerin analiz edildiği uzayda tanımlanmış bir bölgedir.
Bir borudan akan suyu düşünün. ...

control-volume-and-system-representations

Education

JoVE Core

Civil Engineering

İnşaat Mühendisliği

Unit 1

Ünite 1

Fluid Kinematics

Akışkan Kinematiği

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

Control Volume and System Representations

tracking fluid through space or mass

Fluid analysis often uses two linked ideas: the control volume approach and the system approach. Both help describe mass, energy, and momentum transfer, but they focus on different things. One follows a region in space. The other follows a fixed mass of fluid over time.

The control volume approach looks at a stationary area in space through which fluid moves. That area is bounded by a control surface, which is the outer edge of the region. A pipe with water flowing through it is a clear example. In that case, the control volume is a fixed section of the pipe.

This method makes it easier to apply conservation laws for mass, energy, and momentum. It does not require tracking each fluid particle. Instead, it studies how fluid enters and exits the control surface. This makes it useful for both steady flow and unsteady flow.

The system approach uses a different viewpoint. It tracks a specific mass of fluid as conditions change. Water in a tank is a good example. As the tank drains or fills, the same mass of water is treated as the system.

This approach is especially useful in thermodynamics. It helps when the exact mass and its energy or momentum content matter, such as in closed-system heat transfer or phase change. The system changes because external forces and energy transfers act on it.

Together, the control volume and system approaches give students flexible ways to study fluid dynamics and thermodynamics. One focuses on what crosses a boundary in space. The other focuses on how one mass of fluid changes over time.

Tracking Fluid Through Space or Mass

eulerian and lagrangian flow descriptions

eulerian-and-lagrangian-flow-descriptions

Tracking Fluid Motion in Space and Time

Fluid flow can be described with the Eulerian and Lagrangian methods. These two approaches give different views of the same moving fluid. They are useful in science and engineering because the best method depends on the problem being studied. The Eulerian method looks at fixed points in space. At each location, it measures fluid properties such as velocity, pressure, and temperature as the fluid moves past. This stationary view is useful when studying how a fluid interacts with a solid object.

introduction to types of flows

Flow Patterns by Direction and Time

Fluid flow can be grouped by direction and by how it changes over time. The simplest case is one-dimensional flow. In this type, properties such as velocity and pressure change along only one axis. Water moving through a straight pipe is a common example, because changes in other directions are very small. Two-dimensional flow changes in two directions. It varies in both length and height, so the analysis is more complex than one-dimensional flow. Air moving over a flat surface, such as a...

streamlines, streaklines, and pathlines

Tracing Fluid Motion: Three Flow Paths

Streamlines, streaklines, and pathlines are three ways to describe fluid motion. Each one shows flow from a different angle. Together, they help students compare how a fluid moves in steady and unsteady flow. A streamline is a line that stays tangent to the fluid’s velocity vector at each point. That means the fluid velocity points along the streamline. Streamlines give an instant picture of the flow field, so they are useful for showing the overall direction of flow in a fluid system. In...

control volume and system representations

Fluid analysis often uses two linked ideas: the control volume approach and the system approach. Both help describe mass, energy, and momentum transfer, but they focus on different things. One follows a region in space. The other follows a fixed mass of fluid over time. The control volume approach looks at a stationary area in space through which fluid moves. That area is bounded by a control surface, which is the outer edge of the region. A pipe with water flowing through it is a clear...

velocity and acceleration in steady and unsteady flow

velocity-and-acceleration-in-steady-and-unsteady-flow

How Flow Changes Affect Particle Motion

Velocity and acceleration help describe how a fluid particle moves in steady and unsteady flow. A fluid particle follows a pathline, and its velocity depends on both position and time. Acceleration is found by differentiating velocity with respect to time, so it shows how the particle’s motion changes. In a flow field, acceleration can be written using three perpendicular components. These components show how velocity changes over time in different spatial directions. This gives a general way...

reynolds transport theorem

Reynolds Transport and Control Volumes

Reynolds transport theorem links a fluid system to a control volume. It helps explain how the time rate of change of a property can be tracked in fluid dynamics. The theorem uses extensive properties, such as mass, velocity, acceleration, temperature, and momentum. These properties depend on the size of the system. Their intensive forms are the values per unit mass. The total amount of an extensive property in a system at any instant is the sum of the amounts carried by each tiny fluid...

design example: flow through a fire extinguisher

design-example-flow-through-a-fire-extinguisher

Fire Extinguisher Nozzle Flow and Pressure

A pressurized water fire extinguisher uses fluid dynamics to create a fast stream of water. The water is stored at a much higher pressure inside the extinguisher than the surrounding air. When the extinguisher is activated, that pressure difference forces water to flow out quickly. Bernoulli's equation helps predict the exit speed of the water. This equation links pressure and velocity. As pressure drops, velocity increases. In the extinguisher, the high internal pressure is converted into the...

key terms and concepts

Learn how the control volume and system approaches analyze mass, energy, and momentum in fluids, using examples like water in a pipe or tank.

Tracking Fluid Through Space or Mass | JoVE K12

JoVE Core Civil Engineering provides a foundational exploration of essential construction materials in civil engineering, focusing on bricks, stones, steel, wood, and concrete through easy-to-understand animated videos. This collection covers the properties, manufacturing processes, and practical applications of these materials. Additionally, the accompanied science-in-action videos demonstrate the research experiments performed in laboratories.

Tracking Fluid Through Space or Mass

Description

Transcript

Tags