آموزش مفهوم گرادیان فشار معکوس و جدایش (رایگان)

آموزش مفهوم گرادیان فشار معکوس و جدایش (رایگان) بخشی از آموزش مکانیک سیالات 2 میباشد. این درسواره رایگان بدلیل اهمیت ویژه این پدیده در دنیای پیرامون ما انتخاب شده تا شما فراگیران با آن آشنا شده و بخوبی در تحلیل مسایل مربوطه از آن بهره مند شوید. در ادامه به توضیح مختصری از این پدیده ها میپردازیم.

گرادیان فشار معکوس

گرادیان تغییر تدریجی از یک چیز به چیز دیگر است. گرادیان فشار با فشار بالا شروع می شود. به آرامی فشار وارد شدهکمتر و کمتر می شود تا زمانی که بسیار کم شود. همانطور که از ناحیه ای که مرکز فشار بالا قرار دارد دورتر می شویم، از آن گرادیان فشار عبور می کنیم و به فشار پایین می رسیم. گرادیان فشار منجر به نیروی خالصی می شود که از فشار زیاد به فشار پایین هدایت می شود و این نیرو، نیروی گرادیان فشار نامیده می شود.

قانون جدایش در لایه مرزی متلاطم

برای درک جدایش جریان، باید با تشکیل لایه مرزی آشنا شوید. در واقع جدایش جریان، جداسازی لایه مرزی است و زمانی اتفاق می‌افتد که تغییر در سرعت سیال در قدرت یا جهت، برای اینکه سیال به سطح جامد بچسبد، خیلی زیاد باشد.

اکنون برای درک عمیق، باید در مورد گرادیان فشار مطلوب و گرادیان فشار نامطلوب بدانید.

گرادیان فشار مطلوب، گرادیان فشاری است که در آن فشار در جهت جریان کاهش می‌یابد (یعنی dp/dx < ۰). مطلوب نامیده می‌شود زیرا تمایل دارد بر کند شدن ذرات سیال ناشی از اصطکاک در لایه مرزی غلبه کند. این گرادیان فشار زمانی ایجاد می‌شود که سرعت جریان آزاد U با x افزایش می‌یابد، به عنوان مثال، در میدان جریان همگرا در یک نازل. از سوی دیگر، گرادیان فشار نامطلوب، گرادیان فشاری است که در آن فشار در جهت جریان افزایش می‌یابد (یعنی dp/dx > ۰). نامطلوب نامیده می‌شود زیرا باعث می‌شود ذرات سیال در لایه مرزی با سرعت بیشتری نسبت به اصطکاک لایه مرزی کندتر شوند.

اگر گرادیان فشار نامطلوب به اندازه کافی شدید باشد، ذرات سیال در لایه مرزی در واقع به حالت استراحت در می‌آیند. وقتی این اتفاق می‌افتد، ذرات از سطح دور می‌شوند (پدیده‌ای که جدایش جریان نامیده می‌شود) زیرا فضایی را برای ذرات بعدی باز می‌کنند، که در نهایت منجر به موجی می‌شود که در آن جریان آشفته است. نمونه‌هایی از این موارد زمانی است که دیواره‌های یک دیفیوزر خیلی سریع از هم جدا می‌شوند و زمانی که یک ایرفویل زاویه حمله خیلی بزرگی دارد. هر دوی این‌ها به طور کلی بسیار نامطلوب هستند!

در آموزش گرادیان فشار معکوس و جدایش (رایگان)، به این دو پدیده بصورت مفهومی بهمراه شکل، برای درک هرچه بیشتر فراگیران پرداخته و توضیح داده شده است.