Grundläggande begrepp Flashcards
Förklara vad som skiljer en fluid ifrån en fast kropp. Hur beter sig ett element som utsätts för en skjuvspänning om elementet är en fast kropp respektive en fluid?
En fast kropp kan motstå skjuvspänningar genom en statisk deformation, vilket inte en fluid kan. Skjuvspänningar på en fast kropp resulterar i statisk deformation. Skjuvspänningar i en fluid resulterar i rörelse, så länge skjuvspänningen verkar.
Vad menas med ett kontinuerligt medium?
Ett kontinuerligt medium är ett medium där övergångarna för variationerna i egenskaper (t.ex. densitet) sker gradvis utan några abrupta förändringar- det sker kontinuerligt över mediet.
Vilka är de primära dimensionerna i strömningsläran? Vad menas med primära dimensioner? Ge exempel på några sekundära dimensioner. Vad menas med en dimensionsmässigt homogen ekvation?
De primära dimensionerna är:
- massa, M [kg]
- längd, L [m]
- tid, T [s]
- temperatur, t [K]
Alla sekundära dimensioner kan skrivas om till primära dimensioner. Exempel [N]= [kgm/s^2] & [Pa]=[N/m^2]=[kg/(ms^2)]
Om alla termer i en ekvation har samma dimension så är den homogen. En ekvation måste vara homogen
Förklara skillnaden mellan Eulerskt och Lagrangeskt betraktelsesätt.
Eulerskt betraktelsesätt innebär att man studerar en viss fix punkt i rummet vid tiden, t. P(x,y,z,t)
Lagrangeskt betraktelsesätt innebär att man följer med en partikels rörelse i ett flöde. P(t)
Visa att om skjuvspänningen är proportionell mot deformationshastigheten 𝛿𝜃/𝛿𝑡 så är den även proportionell mot 𝑑𝑢/𝑑𝑦
Smart att rita en rektangel och en romb med beteckningarna dx, dy, u, u+𝑑𝑢*dy/𝑑𝑦
Newtons ansats säger: τ=μ𝛿𝑢/𝛿𝑦
d𝜃= ((𝛿𝑢/𝛿𝑦)dydt)/(dy)=𝛿𝑢*dt/𝛿𝑦
vilket ger: d𝜃/dt=𝛿𝑢/𝛿𝑦
i samtliga riktningar och då förändringarna är oändligt små ges: 𝛿𝜃/𝛿𝑡=𝑑𝑢/𝑑𝑦
Vad innebär det att en fluid är Newtonsk?
En newtonsk fluid är en fluid som har en skjuvspänning som är linjärt proportionell mot hastighetsgradienten definierad rätvinkligt från skjuvplanet, ex vatten.
τ=μ*𝛿𝑢/𝛿𝑦
Definiera Reynolds tal och visa att det är dimensionslöst
Reynolds tal är tröghetskrafter/viskösa krafter och gäller för newtonska fluider.
Re=ρVL/μ=V*L/ν=([kg/m^3][m/s][m])/([kg/ms])=[-], där ν=μ/ρ
Förklara begreppen: stationär, inkompressibel, friktionsfri, och turbulent strömning.
stationär: det är konstant över tiden, exempel rinnande vattenkran som inte ändras
inkompressibel: en inkompressibel fluid har så försumbart små densitetsvariationer att densiteten kan anses vara konstant. En inkompressibel fluid kan inte komprimeras. Strömningen i en gas kan antas inkompressibel om hastigheten är mindre än 1/3 av ljudets hastighet.
friktionsfri strömning: Kan antas utanför gränsskiktet. strömning av fluid där effekter av inre friktion (viskositet) är försumbara jämfört med de tröghetskrafter som verkar på fluiden.
turbulent strömning: oordnad strömning innehållandes bland annat virvlar. Vanligare än laminär strömning i världen. Uppkommer vid höga Re-tal
Vad är kavitation och varför uppstår detta ibland i en strömmande vätska?
Kavitation är uppkomsten av kaviteter i en vätska. Vid höga strömningshastigheter blir det lågt tryck i vätskan. Trycket kan då bli lägre än vätskans ångtryck vilket leder till att vätskan börjar koka lokalt samt bildar ångblåsor som kallas kaviteter. När dessa kommer in i områden med högre tryck sammanfaller de och genererar lokala intensiva tryckstötar. Dessutom kan kavitionskollaps snabbt spridas och erodera metalliska ytor.
Förklara skillnaden mellan strömlinje, partikelbana och stråk. Vad ska gälla för att dessa ska sammanfalla?
strömlinje: kurva till vilken hastighetsvektorn är tangent i varje punkt
partikelbana: den faktiska banan partikeln färdas
stråk: är banan som tidigare partiklar rört sig i den punkten, ex. bilder på hur rök rört sig
Dessa sammanfaller om det är stationärt, annars inte
