Скорость сдвига как найти – Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

From Wikipedia, the free encyclopedia

Shear velocity, also called friction velocity, is a form by which a shear stress may be re-written in units of velocity. It is useful as a method in fluid mechanics to compare true velocities, such as the velocity of a flow in a stream, to a velocity that relates shear between layers of flow.

Shear velocity is used to describe shear-related motion in moving fluids. It is used to describe:

Diffusion and dispersion of particles, tracers, and contaminants in fluid flows
The velocity profile near the boundary of a flow (see Law of the wall)
Transport of sediment in a channel

Shear velocity also helps in thinking about the rate of shear and dispersion in a flow. Shear velocity scales well to rates of dispersion and bedload sediment transport. A general rule is that the shear velocity is between 5% and 10% of the mean flow velocity.

For river base case, the shear velocity can be calculated by Manning’s equation.

${displaystyle u^{*}=langle urangle {frac {n}{a}}(gR_{h}^{-1/3})^{0.5}}$

n is the Gauckler–Manning coefficient. Units for values of n are often left off, however it is not dimensionless, having units of: (T/[L^1/3]; s/[ft^1/3]; s/[m^1/3]).
R_h is the hydraulic radius (L; ft, m);
the role of a is a dimension correction factor. Thus a= 1 m^1/3/s = 1.49 ft^1/3/s.

Instead of finding $n$ and ${displaystyle R_{h}}$ for your specific river of interest, you can examine the range of possible values and note that for most rivers, $u^{*}$ is between 5% and 10% of ${displaystyle langle urangle }$ :

For general case

$u_{{star }}={sqrt {{frac {tau }{rho }}}}$

where τ is the shear stress in an arbitrary layer of fluid and ρ is the density of the fluid.

Typically, for sediment transport applications, the shear velocity is evaluated at the lower boundary of an open channel:

$u_{{star }}={sqrt {{frac {tau _{b}}{rho }}}}$

where τ_b is the shear stress given at the boundary.

Shear velocity is linked to the Darcy friction factor by equating wall shear stress, giving:

${displaystyle u_{star }={langle urangle }{sqrt {frac {f_{mathrm {D} }}{8}}}}$

where f_D is the friction factor.^[1]

Shear velocity can also be defined in terms of the local velocity and shear stress fields (as opposed to whole-channel values, as given above).

Friction velocity in turbulence[edit]

The friction velocity is often used as a scaling parameter for the fluctuating component of velocity in turbulent flows.^[2] One method of obtaining the shear velocity is through non-dimensionalization of the turbulent equations of motion. For example, in a fully developed turbulent channel flow or turbulent boundary layer, the streamwise momentum equation in the very near wall region reduces to:

$0={nu }{partial ^{2}overline {u} over partial y^{2}}-{frac {partial }{partial y}}(overline {u'v'})$ .

By integrating in the y-direction once, then non-dimensionalizing with an unknown velocity scale u_∗ and viscous length scale ν/u_∗, the equation reduces down to:

${frac {tau _{w}}{rho }}=nu {frac {partial u}{partial y}}-overline {u'v'}$

${frac {tau _{w}}{rho u_{{star }}^{2}}}={frac {partial u^{+}}{partial y^{+}}}+overline {tau _{T}^{+}}$ .

Since the right hand side is in non-dimensional variables, they must be of order 1. This results in the left hand side also being of order one, which in turn give us a velocity scale for the turbulent fluctuations (as seen above):

$u_{{star }}={sqrt {{frac {tau _{w}}{rho }}}}$ .

Here, τ_w refers to the local shear stress at the wall.

Planetary boundary layer[edit]

Within the lowest portion of the planetary boundary layer a semi-empirical log wind profile is commonly used to describe the vertical distribution of horizontal mean wind speeds.
The simplified equation that describe it is

${displaystyle u(z)={frac {u_{*}}{kappa }}left[ln left({frac {z-d}{z_{0}}}right)right]}$

where $kappa$ is the Von Kármán constant (~0.41), $d$ is the zero plane displacement (in metres).

The zero-plane displacement ( $d$ ) is the height in meters above the ground at which zero wind speed is achieved as a result of flow obstacles such as trees or buildings. It^{[clarification needed]} can be approximated as ²/₃ to ³/₄ of the average height of the obstacles.^[3] For example, if estimating winds over a forest canopy of height 30 m, the zero-plane displacement could be estimated as d = 20 m.

Thus, you can extract the friction velocity by knowing the wind velocity at two levels (z).

${displaystyle u_{*}={frac {kappa (u(z2)-u(z1))}{ln left({frac {z2-d}{z1-d}}right)}}}$

Due to the limitation of observation instruments and the theory of mean values, the levels (z) should be chosen where there is enough difference between the measurement readings. If one has more than two readings, the measurements can be fit to the above equation to determine the shear velocity.

References[edit]

^ Chanson, Hubert (2004). Environmental Hydraulics for Open Channel Flows. Elsevier Science. p. 83. ISBN 9780080472690.
^ Schlichting, H.; Gersten, K. (2004). Boundary-Layer Theory (8th ed.). Springer 1999. ISBN 978-81-8128-121-0.
^ Holmes JD. Wind Loading of Structures. 3rd ed. Boca Raton, Florida: CRC Press; 2015.

Whipple, K. X. (2004). “III: Flow Around Bends: Meander Evolution” (PDF). MIT. 12.163 Course Notes.

Источник

Скорость сдвига – это скорость, с которой происходит прогрессивное к некоторому материалу применяется деформация сдвига.

Простой сдвиг

Определяется скорость сдвига для жидкости, протекающей между двумя параллельными пластинами, одна из которых движется с постоянной скоростью, а другая – неподвижно (поток Куэтта ). на

γ ˙ = vh, { displaystyle { dot { gamma}} = { frac {v} {h}},} ${ dot gamma} = { frac {v} {h}},$

где:

.γ – скорость сдвига, измеренная в обратные секунды ;
v – скорость движущейся пластины, измеренная в метрах в секунду;
h – расстояние между двумя параллельными пластинами, измеренное в метрах.

Или:

γ ˙ ij = ∂ vi ∂ xj + ∂ vj ∂ xi. { displaystyle { dot { gamma}} _ {ij} = { frac { partial v_ {i}} { partial x_ {j}}} + { frac { partial v_ {j}} { частичный x_ {i}}}.} ${ dot gamma} _ {{ij}} = { frac { partial v_ {i}} { partial x_ {j}}} + { frac { partial v_ {j}} { partial x_ {i}}}.$

Для случая простого сдвига это просто градиент скорости в текущем материале. единица СИ измерения скорости сдвига – это с, выраженные как «обратные секунды» или «обратные секунды “.

. Скорость сдвига на внутренней стенке ньютоновской жидкости поток внутри трубы равен

γ ˙ = 8 vd, { displaystyle { dot { gamma}} = { frac {8v} {d}},} ${ точка gamma} = { frac {8v} {d}},$

где:

.γ – скорость сдвига, измеренная в обратных секундах;
v – линейная скорость жидкости;
d – внутренний диаметр трубы.

Линейная скорость жидкости v связана с объемным расходом оцените Q на

v = QA, { displaystyle v = { frac {Q} {A}},} $v = { frac {Q} {A}},$

, где A – площадь поперечного сечения трубы, что для внутреннего радиуса трубы r дается выражением

A = π r 2, { displaystyle A = pi r ^ {2},} $A = pi r ^ {2},$

, что дает

v = Q π r 2. { displaystyle v = { frac { Q} { pi r ^ {2}}}.} $v = { frac {Q} { pi r ^ {2}}}.$

Подставляя приведенное выше в предыдущее уравнение для скорости сдвига ньютоновской жидкости, текущей внутри трубы, и отмечая (в знаменателе), что d = 2r:

γ ˙ знак равно 8 vd знак равно 8 (Q π р 2) 2 р, { Displaystyle { точка { гамма }} = { frac {8v} {d}} = { frac {8 left ({ frac {Q} { pi r ^ {2}}} right)} {2r}},} ${ dot gamma} = { frac {8v} { d}} = { frac {8 left ({ frac {Q} { pi r ^ {2}}} right)} {2r}},$

который упрощается до следующей эквивалентной формы для скорости сдвига стенки с точки зрения объемного расхода Q и внутреннего радиуса трубы r:

γ ˙ = 4 Q π r 3. { displaystyle { dot { gamma}} = { frac {4Q} { pi r ^ {3}}}.} ${ dot gamma} = { frac {4Q} { pi r ^ {3}}}.$

Для стенки ньютоновской жидкости, напряжение сдвига (τw) может быть связано со скоростью сдвига соотношением τ w =.γ x μ, где μ – динамическая вязкость жидкости. Для неньютоновских жидкостей существуют различные основные законы в зависимости от жидкости, которые связывают тензор напряжений с тензором скорости сдвига.

Ссылки

Источник

Вращая ложку в чашку чая, чтобы смешать ее, можно показать, насколько уместно понимать динамику жидкости в повседневной жизни. Использование физики для описания потока и поведения жидкостей может показать вам запутанные и сложные силы, которые входят в такую простую задачу, как размешивание чашки чая. Скорость сдвига является одним из примеров, который может объяснить поведение жидкостей.

Формула скорости сдвига

Жидкость «сдвигается», когда разные слои жидкости движутся мимо друг друга. Скорость сдвига описывает эту скорость. Более техническое определение состоит в том, что скорость сдвига представляет собой градиент скорости потока, перпендикулярный или под прямым углом к направлению потока. Это создает нагрузку на жидкость, которая может разрушить связи между частицами в ее материале, поэтому ее называют «сдвиг».

Когда вы наблюдаете параллельное движение пластины или слоя материала над другой пластиной или слоем, который неподвижен, вы можете определить скорость сдвига по скорости этого слоя относительно расстояния между двумя слоями. Ученые и инженеры используют формулу γ = V / x для скорости сдвига γ («гамма») в единицах с ^-1, скорости движущегося слоя V и расстояния между слоями m в метрах.

Это позволяет рассчитать скорость сдвига как функцию движения самих слоев, если предположить, что верхняя пластина или слой движутся параллельно нижней. Единицами скорости сдвига обычно являются s ^-1 для различных целей.

Напряжение сдвига

Прижатие жидкости, например лосьона, к вашей коже делает движение жидкости параллельным вашей коже и противодействует движению, которое давит жидкость непосредственно на кожу. Форма жидкости относительно вашей кожи влияет на то, как частицы лосьона распадаются при нанесении.

Вы также можете связать скорость сдвига γ с напряжением сдвига τ («тау») с вязкостью, сопротивлением жидкости течению, η («eta») через γ = η / τ i_n, где _τ – это те же единицы, что и давление (N / м ² или паскаль Па) и η в единицах _ (_ Н / м ² с). Вязкость дает вам другой способ описания движения жидкости и расчета напряжения сдвига, которое является уникальным для вещества самой жидкости.

Эта формула скорости сдвига позволяет ученым и инженерам определять внутреннюю природу воздействия напряжения на материалы, которые они используют при изучении биофизики таких механизмов, как цепь переноса электронов, и химических механизмов, таких как затопление полимеров.

Другие формулы скорости сдвига

Более сложные примеры формулы скорости сдвига связывают скорость сдвига с другими свойствами жидкостей, такими как скорость потока, пористость, проницаемость и адсорбция. Это позволяет использовать скорость сдвига в сложных биологических механизмах, таких как производство биополимеров и других полисахаридов.

Эти уравнения создаются путем теоретических расчетов свойств самих физических явлений, а также путем проверки того, какие типы уравнений для формы, движения и аналогичных свойств лучше всего соответствуют наблюдениям динамики жидкости. Используйте их для описания движения жидкости.

С-фактор в скорости сдвига

Один из примеров, корреляция Блейка-Козени / Каннеллы, показал, что вы можете вычислить скорость сдвига по среднему значению для моделирования потока в масштабе пор при настройке «С-фактора», фактора, который учитывает свойства жидкости пористости, проницаемости, реология жидкости и другие значения варьируются. Этот вывод был получен путем корректировки С-фактора в пределах допустимого количества, которое показали экспериментальные результаты.

Общий вид уравнений для расчета скорости сдвига остается относительно неизменным. Ученые и инженеры используют скорость слоя в движении, деленную на расстояние между слоями, когда приходят с уравнениями скорости сдвига.

Скорость сдвига против вязкости

Существуют более продвинутые и точные формулы для проверки скорости сдвига и вязкости различных жидкостей для различных конкретных сценариев. Сравнение скорости сдвига и вязкости для этих случаев может показать, когда один из них более полезен, чем другой. Проектирование самих винтов, которые используют каналы пространства между металлическими спиралевидными секциями, позволяет им легко вписываться в конструкции, для которых они предназначены.

Процесс экструзии, метод изготовления продукта путем проталкивания материала через отверстия в стальных дисках для формирования формы, может позволить вам создавать особые конструкции из металлов, пластмасс и даже продуктов питания, таких как макаронные изделия или хлопья. Это имеет применение в создании фармацевтических продуктов, таких как суспензии и конкретные лекарства. Процесс экструзии также демонстрирует разницу между скоростью сдвига и вязкостью.

Используя уравнение γ = (π x D x N) / (60 xh) для диаметра шнека D в мм, скорости шнека N в оборотах в минуту (об / мин) и глубины канала h в мм, вы можете рассчитать скорость сдвига для экструзии: винтовой канал. Это уравнение очень похоже на исходную формулу скорости сдвига ( γ = V / x) при делении скорости движущегося слоя на расстояние между двумя слоями. Это также дает вам калькулятор скорости вращения в оборотах в минуту, который учитывает обороты в минуту различных процессов.

Скорость сдвига при изготовлении винтов

Во время этого процесса инженеры используют скорость сдвига между винтом и стенкой ствола. Напротив, скорость сдвига, когда винт проникает в стальной диск, равна γ = (4 x Q) / (π x R ³ __) с объемным потоком Q и радиусом отверстия R , который все еще имеет сходство с исходной формулой скорости сдвига.

Вы рассчитываете Q путем деления перепада давления в канале ΔP на вязкость полимера η , аналогично исходному уравнению для напряжения сдвига τ. Этот конкретный пример дает вам другой метод сравнения скорости сдвига с вязкостью, и с помощью этих методов количественного определения различий в движении жидкостей вы сможете лучше понять динамику этих явлений.

Скорость сдвига и вязкость

Помимо изучения физических и химических явлений самих жидкостей, скорость сдвига и вязкость находят широкое применение в физике и технике. Ньютоновские жидкости, которые имеют постоянную вязкость, когда температура и давление постоянны, потому что нет никаких химических реакций изменений фазы, происходящих в этих сценариях.

Однако большинство реальных примеров жидкостей не так просты. Вы можете рассчитать вязкость неньютоновских жидкостей, поскольку они зависят от скорости сдвига. Ученые и инженеры обычно используют реометры для измерения скорости сдвига и связанных с этим факторов, а также для выполнения самого сдвига.

Когда вы меняете форму различных жидкостей и их расположение относительно других слоев жидкостей, вязкость может значительно различаться. Иногда ученые и инженеры ссылаются на « кажущуюся вязкость », используя переменную ηA в качестве этого типа вязкости. Исследования в области биофизики показали, что кажущаяся вязкость крови быстро увеличивается, когда скорость сдвига падает ниже 200 с ^-1.

Для систем, которые перекачивают, смешивают и транспортируют жидкости, кажущаяся вязкость наряду со скоростью сдвига дает инженерам способ производства продуктов в фармацевтической промышленности и производства мазей и кремов.

Эти продукты используют неньютоновское поведение этих жидкостей, так что вязкость уменьшается, когда вы втираете мазь или крем в кожу. Когда вы прекращаете трение, сдвиг жидкости также прекращается, так что вязкость продукта увеличивается и материал оседает.

Источник

Скорость сдвига Калькулятор

Search
Дом	Инженерное дело ↺
Инженерное дело	Гражданская ↺
Гражданская	Гидравлика и гидротехнические сооружения ↺
Гидравлика и гидротехнические сооружения	Ламинарный поток ↺
Ламинарный поток	Устойчивый ламинарный поток в круглых трубах – закон Хагена Пуазейля ↺
Устойчивый ламинарный поток в круглых трубах – закон Хагена Пуазейля	Уравнение Дарси-Вайсбаха ↺

✖Средняя скорость определяется как средняя скорость жидкости в точке и за произвольное время T.ⓘ Средняя скорость [V_mean]

+10%

-10%

✖Коэффициент трения Дарси обозначается f. Его значение зависит от числа Рейнольдса потока Re и относительной шероховатости трубы ε/D. Его можно получить из диаграммы Муди.ⓘ Коэффициент трения Дарси [f]

+10%

-10%

✖Скорость сдвига, также называемая скоростью трения, представляет собой форму, с помощью которой напряжение сдвига может быть переписано в единицах скорости.ⓘ Скорость сдвига [V_*]

⎘ копия

Скорость сдвига Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Средняя скорость: 10 метр в секунду –> 10 метр в секунду Конверсия не требуется
Коэффициент трения Дарси: 0.5 –> Конверсия не требуется

ШАГ 2: Оцените формулу

ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода

2.5 метр в секунду –> Конверсия не требуется

21 Уравнение Дарси-Вайсбаха Калькуляторы

Скорость сдвига формула

Скорость сдвига = Средняя скорость*sqrt(Коэффициент трения Дарси/8)

V_* = V_mean*sqrt(f/8)

Что такое скорость сдвига?

Скорость сдвига, также называемая скоростью трения, представляет собой форму, с помощью которой напряжение сдвига может быть переписано в единицах скорости. Это полезно в качестве метода в механике жидкости для сравнения истинных скоростей, таких как скорость потока в потоке, со скоростью, которая связывает сдвиг между слоями потока.

Источник

ХБП: расчет скорости клубочковой фильтрации. Первый вебинар цикла.

Видео: ХБП: расчет скорости клубочковой фильтрации. Первый вебинар цикла.

Содержание

Формула скорости сдвига
Напряжение сдвига
Другие формулы скорости сдвига
С-фактор в скорости сдвига
Скорость сдвига против вязкости
Скорость сдвига при изготовлении винтов
Скорость сдвига и вязкость

Формула скорости сдвига

Когда вы наблюдаете параллельное движение пластины или слоя материала над другой пластиной или еще неподвижным слоем, вы можете определить скорость сдвига по скорости этого слоя по отношению к расстоянию между двумя слоями. Ученые и инженеры используют формулу γ = V / x для скорости сдвига γ (“гамма”) в единицах с^-1скорость движущегося слоя В и расстояние между слоями м в метрах

Напряжение сдвига

Прижатие жидкости, например лосьона, к вашей коже делает движение жидкости параллельным вашей коже и противодействует движению, прижимающему жидкость непосредственно к коже. Форма жидкости по отношению к вашей коже влияет на то, как частицы лосьона распадаются при нанесении.

Вы также можете связать скорость сдвига γ на напряжение сдвига τ (“тау”) до вязкости, сопротивление жидкости течению, η (“Эта”) через γ = η / τ i_n, который _τ те же единицы, что и давление (Н / м² или паскаль Па) и η в единицах _ (_ Н / м² с). вязкость дает вам другой способ описания движения жидкости и расчета напряжения сдвига, которое является уникальным для вещества самой жидкости.

Другие формулы скорости сдвига

Более сложные примеры формулы скорости сдвига связывают скорость сдвига с другими свойствами жидкостей, такими как скорость потока, пористость, проницаемость и адсорбция. Это позволяет использовать скорость сдвига в сложных биологические механизмытакие как производство биополимеров и других полисахаридов.

С-фактор в скорости сдвига

Один пример, Блейк-Козени / Cannella корреляция, показала, что вы можете вычислить скорость сдвига из среднего значения моделирования потока в масштабе пор, регулируя «фактор С», фактор, который учитывает, как изменяются свойства жидкостей пористости, проницаемости, реологии жидкости и других значений. Этот вывод был получен путем корректировки С-фактора в пределах допустимого количества, которое показали экспериментальные результаты.

Скорость сдвига против вязкости

Существуют более продвинутые и точные формулы для проверки скорости сдвига и вязкости различных жидкостей для различных конкретных сценариев. Сравнение скорости сдвига и вязкости для этих случаев может показать, когда один из них более полезен, чем другой. Проектирование самих винтов, которые используют каналы пространства между металлическими спиралевидными секциями, может позволить им легко вписаться в конструкции, для которых они предназначены.

Процесс экструзияметод изготовления продукта путем продавливания материала через отверстия в стальных дисках для придания ему формы может позволить вам создавать особые конструкции из металлов, пластмасс и даже таких продуктов, как макаронные изделия или хлопья. Это имеет применение в создании фармацевтических продуктов, таких как суспензии и конкретные лекарства. Процесс экструзии также демонстрирует разницу между скоростью сдвига и вязкостью.

С уравнением γ = (π x D x N) / (60 x ч) для диаметра винта D в мм, скорость винта N в оборотах в минуту (об / мин) и глубине канала час в мм можно рассчитать скорость сдвига при выдавливании шнекового канала. Это уравнение очень похоже на исходную формулу скорости сдвига (γ = V / x) в делении скорости движущегося слоя на расстояние между двумя слоями. Это также дает вам калькулятор скорости вращения в оборотах в минуту, который учитывает обороты в минуту различных процессов.

Скорость сдвига при изготовлении винтов

Во время этого процесса инженеры используют скорость сдвига между винтом и стенкой ствола. Напротив, скорость сдвига, когда винт проникает в стальной диск, γ = (4 x Q) / (π x R³__) с объемным потоком Q и радиус отверстия р, который все еще имеет сходство с первоначальной формулой скорости сдвига.

Вы рассчитываете Q путем деления перепада давления на канале Dgr; P по вязкости полимера η, аналогично исходному уравнению для напряжения сдвига τ. Этот конкретный пример дает вам другой метод сравнения скорости сдвига с вязкостью, и с помощью этих методов количественного определения различий в движении жидкостей вы сможете лучше понять динамику этих явлений.

Скорость сдвига и вязкость

По мере изменения формы различных жидкостей и их расположения относительно других слоев жидкостей вязкость может значительно различаться. Иногда ученые и инженеры ссылаются накажущаяся вязкость«используя переменную ηA как этот тип вязкости. Исследования в области биофизики показали, что кажущаяся вязкость крови быстро увеличивается, когда скорость сдвига падает ниже 200 с.^-1.

Эти продукты используют неньютоновское поведение этих жидкостей, так что вязкость уменьшается, когда вы втираете мазь или крем в кожу. Когда вы прекращаете трение, сдвиг жидкости также прекращается, так что вязкость продуктов увеличивается и материал оседает.

Источник

Friction velocity in turbulence[edit]

Planetary boundary layer[edit]

References[edit]

Простой сдвиг

Ссылки

Формула скорости сдвига

Напряжение сдвига

Другие формулы скорости сдвига

С-фактор в скорости сдвига

Скорость сдвига против вязкости

Скорость сдвига при изготовлении винтов

Скорость сдвига и вязкость

Скорость сдвига Калькулятор

Скорость сдвига Решение

21 Уравнение Дарси-Вайсбаха Калькуляторы

Скорость сдвига формула

Что такое скорость сдвига?

Содержание

Формула скорости сдвига

Напряжение сдвига

Другие формулы скорости сдвига

С-фактор в скорости сдвига

Скорость сдвига против вязкости

Скорость сдвига при изготовлении винтов

Скорость сдвига и вязкость

Вам также может понравиться

Как найти спонсора для спортивной организации

Как найти количество страниц на сайте

Как найти только что пропавший кошелек

Добавить комментарий Отменить ответ