Statisk trykk - Static pressure

I væskemekanikk har begrepet statisk trykk flere bruksområder:

Ved design og drift av fly er statisk trykk lufttrykket i flyets statiske trykksystem .
I væskedynamikk bruker mange forfattere begrepet statisk trykk fremfor bare trykk for å unngå tvetydighet. Ofte kan imidlertid ordet 'statisk' bli fjernet og ved at bruk av trykk er det samme som statisk trykk ved et utpekt punkt i en væske.
Begrepet statisk trykk brukes også av noen forfattere i væskestatikk .

Statisk trykk i design og drift av fly

Et flys høydemåler drives av det statiske trykksystemet . Et flys lufthastighetsindikator drives av det statiske trykksystemet og pitotrykksystemet .

Det statiske trykksystemet er åpent for utsiden av flyet for å kjenne atmosfæretrykket i høyden som flyet flyr mot. Denne lille åpningen kalles den statiske porten . Under flyging er lufttrykket litt annerledes på forskjellige posisjoner rundt utsiden av flyet. Flydesigneren må velge posisjonen til den statiske porten nøye. Det er ingen posisjon på utsiden av et fly der lufttrykket for alle angrepsvinkler er identisk med atmosfæretrykket i høyden som flyet flyr. Forskjellen i trykk forårsaker en liten feil i høyden som er angitt på høydemåleren, og lufthastigheten angitt på lufthastighetsindikatoren. Denne feilen i angitt høyde og flyhastighet kalles posisjonsfeil .

Når du velger posisjonen for den statiske porten, er flydesignerens mål å sikre at trykket i flyets statiske trykksystem er så nært atmosfæretrykket som mulig i høyden som flyet flyr over, over arbeidsområdet for vekt og lufthastighet. Mange forfattere beskriver atmosfæretrykket i høyden som flyet flyr til som det statiske trykket i fristreamen . Minst en forfatter tar en annen tilnærming for å unngå behovet for uttrykket freestream statisk press . Gracey har skrevet "Det statiske trykket er atmosfæretrykket på flyets nivå". Gracey omtaler deretter lufttrykket når som helst i nærheten av flyet som det lokale statiske trykket .

Statisk trykk i væskedynamikk

Konseptet med trykk ligger sentralt i studiet av væsker. Et trykk kan identifiseres for hvert punkt i en væskekropp, uavhengig av om væsken er i bevegelse. Trykk kan måles ved hjelp av et aneroid , Bourdon -rør , kvikksølvkolonne eller forskjellige andre metoder.

Konseptene totaltrykk og dynamisk trykk stammer fra Bernoullis ligning og er betydningsfulle i studiet av alle væskestrømmer. (Disse to trykkene er ikke trykk i vanlig forstand - de kan ikke måles ved hjelp av en aneroid, Bourdon -rør eller kvikksølvkolonne.) For å unngå potensiell tvetydighet når det refereres til trykk i væskedynamikk, bruker mange forfattere begrepet statisk trykk for å skille det fra totaltrykk og dynamisk trykk ; begrepet statisk trykk er identisk med uttrykket trykk , og kan identifiseres for hvert punkt i et væskestrømningsfelt.

I Aerodynamics skriver LJ Clancy: "For å skille det fra det totale og dynamiske trykket, blir det faktiske trykket til væsken, som ikke er forbundet med bevegelsen, men med tilstanden, ofte referert til som det statiske trykket, men der begrepet trykket alene brukes, det refererer til dette statiske trykket. "

Bernoullis ligning er grunnleggende for dynamikken i inkomprimerbare væsker. I mange væskestrømssituasjoner av interesse er endringer i høyden ubetydelige og kan ignoreres. Med denne forenklingen kan Bernoullis ligning for inkomprimerbare strømmer uttrykkes som

{\ displaystyle P+{\ tfrac {1} {2}} \ rho v^{2} = P_ {0},}

hvor:

${\ displaystyle P \;}$ er statisk trykk,
${\ displaystyle {\ tfrac {1} {2}} \ rho v^{2}}$ er dynamisk trykk , vanligvis betegnet med , ${\ displaystyle q \;}$
${\ displaystyle \ rho \,}$ er tettheten av væsken,
${\ displaystyle v \,}$ er strømningshastigheten , og
${\ displaystyle P_ {0} \;}$ er totaltrykk som er konstant langs enhver strømlinje . Det er også kjent som stagnasjonstrykket .

Hvert punkt i en jevnt flytende væske, uavhengig av væskehastigheten på det tidspunktet, har sitt eget statiske trykk , dynamiske trykk og totale trykk . Statisk trykk og dynamisk trykk vil sannsynligvis variere betydelig gjennom væsken, men totaltrykket er konstant langs hver strømlinje. I irrotasjonsstrøm er totaltrykket det samme på alle strømlinjer og er derfor konstant gjennom strømmen. ${\ displaystyle P}$ ${\ displaystyle q}$ ${\ displaystyle P_ {0}}$

Den forenklede formen for Bernoullis ligning kan oppsummeres i følgende minneverdige ordligning:

statisk trykk + dynamisk trykk = totaltrykk .

Denne forenklede formen for Bernoullis ligning er grunnleggende for en forståelse av design og drift av skip, lavhastighetsfly og lufthastighetsindikatorer for lavhastighetsfly - det vil si fly hvis maksimal hastighet vil være mindre enn omtrent 30% av lydens hastighet .

Som en konsekvens av den utbredte forståelsen av begrepet statisk trykk i forhold til Bernoullis ligning, bruker mange forfattere innen væskedynamikk også statisk trykk fremfor trykk i applikasjoner som ikke er direkte relatert til Bernoullis ligning.

The British Standards Institution , i sin Standard Ordliste over Luftfart vilkårene , gir følgende definisjon:

4412 Statisk trykk Trykket på et punkt på en kropp som beveger seg med væsken.

Statisk trykk i væskestatikk

Begrepet (hydro) statisk trykk brukes noen ganger i væskestatikk for å referere til trykket til et fluid på en nominert dybde i væsken. I væskestatikk er væsken stasjonær overalt, og begrepene dynamisk trykk og totaltrykk er ikke aktuelt. Følgelig er det liten risiko for tvetydighet ved å bruke begrepet press , men noen forfattere velger å bruke statisk press i noen situasjoner.

Se også

Merknader

Referanser

Design og drift av fly

Gracey, William (1958), Måling av statisk trykk på fly (PDF) , Langley Research Center: NACA, TR-1364 , hentet 2008-04-26.
Gracey, William (1980), Måling av flyets hastighet og høyde (PDF) , Langley Research Center: NASA, RP-1046 , hentet 2008-04-26.
Gracey, William (1981), Måling av flyets hastighet og høyde , New York: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-08511-9
Kermode, AC (1972) Mechanics of Flight , Longman Group Limited, London ISBN 0-582-23740-8
Lombardo, DA, Aircraft Systems , 2. utgave, McGraw-Hill (1999), New York ISBN 0-07-038605-6

Væskedynamikk

LJ Clancy (1975), Aerodynamics , Pitman Publishing Limited, London ISBN 0-273-01120-0
Streeter, VL (1966), Fluid Mechanics , McGraw-Hill, New York

Languages

In other projects