Jako mechanik wiem, czy jest pęknięcie w układzie wydechowym pojazdu przed sondą O2 (lambda), świeże powietrze dostanie się do środka i spowoduje odczytanie przez system fałszywego stanu ubogiego (znaczenie ubogie, zawartość tlenu większa niż stoicka). Typowa logika podpowiadałaby, że spaliny są pod większym ciśnieniem niż powietrze na zewnątrz, spaliny zostałyby wypchnięte ze szczeliny i żadne powietrze z zewnątrz nie mogłoby dostać się do środka. W praktyce jednak wiem, że wynik jest zupełnie inny.
Rozumiem, że tu obowiązuje zasada Venturiego. Jest coś o tym, że kiedy powietrze przechodzi przez dziurę (lub w tym przypadku pęknięcie), będzie wciągać powietrze z zewnątrz. Coś związanego z prędkością gazów przepływających przez otwór, wyciągających się z otworu, gdy przechodzi nad nim.
Moje pytania to:
- Czy mam rację, mówiąc o efekcie Venturiego?
- Czy ktoś może wyjaśnić dokładnie to zjawisko?
- Czy istnieje wzór matematyczny wyjaśniający którąkolwiek z zależności? (tj .: wielkość otworu w stosunku do prędkości wydechu wytwarza tyle powietrza wlotowego)
Rozumiem, że zasada Bernoulliego mogła mieć też coś z tym zrobić. Część o tym jest taka, że we wszystkich przypadkach, które widziałem wyjaśnione, mówią o potrzebie przyspieszenia płynu (w tym przypadku wydechu), gdy przechodzi przez otwór, powodując w ten sposób obszar niskiego ciśnienia w dziura (warunki laika, przepraszam), która spowoduje remis. Przeczytanie tego pytania / odpowiedzi wyjaśnia to na poniższym schemacie:
Schemat i załączone pytanie dotyczą kadłuba łodzi, który umożliwia odprowadzanie wody. W moim przykładzie wydechu nie ma grudki / wybrzuszenia / obszaru, który rozciąga się do strumienia spalin, powodując zmianę natężenia przepływu płynu … w rzeczywistości z powodu turbulencji prawdopodobnie spowalnia je.
Wikipedia nie pomaga mi w zrozumieniu tej sytuacji.
Komentarze
- Uważaj, zakładając, że szybszy przepływ oznacza niższe ciśnienie (np. patrz http://physics.stackexchange.com/q/290/59023 ). siła wytwarzana przez ciśnienia pochodzi z gradientów, które są normalne / ortogonalne (tj. prostopadłe) do konturów stałego ciśnienia (np. pomyśl o mapach pogodowych układów ciśnieniowych). Ciśnienie wytwarzane przez przepływające płyny nazywa się bijakiem lub dynamiczne i wywiera siły równoległe do kierunku przepływu (zwykle) i jest proporcjonalne do kwadratu prędkości …
- @honeste_vivere – I dlaczego nie ' czy napisałeś już odpowiedź?
- Z dwóch powodów: 1) Nie starając się zapamiętać niuanse układów wydechowych [nie są one ' t proste, jak myślę, że już wiesz]; i 2) czas nie jest w tej chwili moim przyjacielem …
- Istnieje wiele problemów z liniami wydechowymi, jak pokrótce omówiono w komentarzach pod tym pytaniem http://physics.stackexchange.com/q/272547/59023 . Część mojej niechęci do odpowiedzi jest dodatkowo wyrażona w kwestiach poruszonych w http://physics.stackexchange.com/a/72603/59023 …
- Problem w tym, że nie znam kształtu ani geometrii otworu i kiedy następuje wyciek / infiltracja powietrza. Na przykład przepływ powietrza w przewodzie wydechowym nie jest stałym wypływem płynu na zewnątrz, tam odbijają się fale odbicia i rozrzedzenia, powodując fale nad i pod ciśnieniem. Może się więc zdarzyć, że powietrze dostanie się do środka, gdy impuls rozrzedzenia przechodzi przez otwór, powodując lokalny gradient ciśnienia między zewnętrzną a wewnętrzną linią wydechową. Istnieje wiele możliwych problemów …
Odpowiedź
Mam nadzieję, że uzyskasz lepszą odpowiedź niż ta od eksperymentalista. Zawsze to rozumiałem, ale ponieważ sam się uczę, nigdy nie ma w pobliżu profesora, kiedy go potrzebujesz. (Nie narzekam, tylko mówienie to wszystko 🙂
Część, której nie przestrzegam, Poniższy rysunek pokazuje oczywiste zwężenie, podczas gdy pęknięcie, powiedzmy, tylna skrzynka wydechowa / tłumik o stałej średnicy, jest tylko pęknięciem, a nie zwężeniem.
W każdym razie efekt Venturiego ma dla mnie sens ruchu cząsteczek powietrza.
Gdy wchodzą do wąskiej części, cząsteczki powietrza muszą przyspieszyć, aby zachować ciągłość przepływu.Zamiast więc wywierać ciśnienie losowo we wszystkich kierunkach, teraz wiele z nich jest wymuszanych w kierunku wzdłuż długiej osi wydechu, więc mniej jest dostępnych do „skierowania” w górę, więc ciśnienie statyczne spada, a powietrze z zewnątrz wpływa.
Teoretyczny spadek ciśnienia na zwężeniu jest określony przez poniższy wzór, który jest oparty na równaniu Bernoulliego:
$$ {\ displaystyle p_ {1} -p_ {2} = {\ frac {\ rho} {2}} \ lewo (v_ {2} ^ {2} -v_ {1} ^ {2} \ prawej)} $$
gdzie $ {\ displaystyle \ scriptstyle \ rho \,} $ to gęstość płynu, $ {\ displaystyle \ scriptstyle v_ {1}} $ to (wolniejsza) prędkość płynu, gdzie rura jest szersza, $ {\ displaystyle \ scriptstyle v_ {2} } $ to (szybsza) prędkość płynu, przy której rura jest zwężona.
Odpowiedź
Poniższa odpowiedź ma charakter spekulacyjny.
Nie wiem, co dokładnie znajduje się wewnątrz rury wydechowej, co może stawiać opór przepływowi gazów, więc założę, że rura wydechowa to po prostu pusta rura. W takim przypadku (statyczne) ciśnienie spalin wewnątrz rury będzie bardzo zbliżone do ciśnienia atmosferycznego, tylko nieznacznie wyższe (wystarczające do pokonania oporu lepkości w przepływie). Tam, gdzie rura jest pęknięta, w następstwie pękniętego elementu może powstać obszar wirowy, a przepływ burzliwy jest w stanie czerpać powietrze atmosferyczne, podczas gdy jednocześnie wydech wydostaje się z pękniętego obszaru do otoczenia. Innymi słowy, myślę, że efekt, który zaobserwowałeś, zawdzięcza bardziej turbulentnemu porywaniu niż efektowi Venturiego.