Como um mecânico , eu inerentemente sei se há uma rachadura no escapamento de um veículo antes do sensor de O2 (lambda), o ar fresco entrará e fará com que o sistema leia um falso estado pobre (significado pobre, conteúdo de oxigênio maior do que estóico). A lógica típica ditaria que, uma vez que o escapamento está sob maior pressão do que o ar externo, o escapamento seria empurrado para fora da fenda e nenhum ar externo poderia entrar. Na prática, porém, sei que o resultado é bem diferente.
Meu entendimento é que o princípio venturi entra em vigor aqui. Há algo sobre como, quando o ar passa por um buraco (ou a rachadura, neste caso), ele puxa o ar externo junto com ele. Algo a ver com a velocidade dos gases à medida que fluem sobre o orifício, puxando do orifício à medida que passam por ele.
Minhas perguntas são:
- Estou certo em ser um efeito venturi?
- Alguém pode explicar o fenômeno exato?
- Existe uma fórmula matemática que explique alguma das relações? (isto é: tamanho do orifício x velocidade do escapamento produz essa quantidade de entrada de ar)
Eu entendo que o princípio de Bernoulli pode ter algo a ver com isso também. A parte é em todos os casos que vi explicados, falam que é preciso acelerar o fluido (exaustão neste caso) ao passar pelo orifício, causando uma área de baixa pressão no buraco (termos leigos, desculpe) que criará um empate. Ler esta P / R explica por meio deste diagrama:
O diagrama e a pergunta em anexo referem-se ao casco de um barco e permite que ele drene a água. No meu exemplo de escapamento, não há protuberância / protuberância / área que se estenda até o fluxo de escapamento, causando a alteração da taxa de fluxo de fluido … na verdade, devido à turbulência, provavelmente diminui sua velocidade.
Wikipedia não faz nada para ajudar na minha compreensão nesta situação.
Comentários
- Tenha cuidado com a suposição de que um fluxo mais rápido significa uma pressão mais baixa (por exemplo, consulte http://physics.stackexchange.com/q/290/59023 ). força produzida por pressões são de gradientes, que são normais / ortogonais (ou seja, perpendiculares) a contornos de pressão constante (por exemplo, pense em mapas meteorológicos de sistemas de pressão). A pressão produzida por fluidos fluindo é chamada de ram ou dinâmica e exerce forças paralelas à direção do fluxo (normalmente) e é proporcional à velocidade ao quadrado …
- @honeste_vivere – E por que hav ' você já escreveu uma resposta?
- Dois motivos: 1) Não estou tentando lembrar as nuances dos sistemas de exaustão [eles não são ' tão simples, como acho que você já sabe]; e 2) o tempo não é meu amigo no momento …
- Existem inúmeros problemas com linhas de exaustão, conforme discutido brevemente nos comentários abaixo desta pergunta http://physics.stackexchange.com/q/272547/59023 . Parte da minha relutância em responder também se expressa nas questões levantadas em http://physics.stackexchange.com/a/72603/59023 …
- O problema é que não sei a forma ou geometria do furo e quando ocorre o vazamento / infiltração de ar. Por exemplo, o fluxo de ar em uma linha de exaustão não é um fluxo constante para fora de um fluido, há ondas de reflexão e rarefação saltando lá, causando ondas de pressão excessiva e excessiva. Portanto, pode ser que o ar entre quando o pulso de rarefação passar pelo orifício, causando um gradiente de pressão local entre o exterior e o interior da linha de exaustão. Existem muitos problemas possíveis …
Resposta
Espero que você obtenha uma resposta melhor do que esta um experimentalista. Esse sempre foi meu entendimento, mas como eu estudo por conta própria, nunca há um professor por perto quando você precisa de um. (Não reclamar, apenas dizer é tudo 🙂
A parte que eu não sigo é que a imagem abaixo mostra uma constrição óbvia, enquanto uma rachadura, digamos, o diâmetro constante da caixa de escapamento / silenciador traseiro, é apenas uma rachadura, não um estreitamento.
De qualquer forma, o efeito venturi faz sentido para mim em termos do movimento das moléculas de ar.
À medida que entram na parte estreita, as moléculas de ar devem acelerar para manter a continuidade do fluxo.Então, em vez de exercer pressão aleatoriamente em todas as direções, agora muitos deles são forçados na direção ao longo do eixo do escapamento, então menos estão disponíveis para “apontar” para cima, então a pressão estática cai e o ar externo flui para dentro / p>
A queda de pressão teórica na constrição é dada por esta fórmula abaixo, que é baseada na equação de Bernoulli:
$$ {\ displaystyle p_ {1} -p_ {2} = {\ frac {\ rho} {2}} \ left (v_ {2} ^ {2} -v_ {1} ^ {2} \ right)} $$
onde $ {\ displaystyle \ scriptstyle \ rho \,} $ é a densidade do fluido, $ {\ displaystyle \ scriptstyle v_ {1}} $ é a velocidade do fluido (mais lenta) onde o tubo é mais largo, $ {\ displaystyle \ scriptstyle v_ {2} } $ é a velocidade do fluido (mais rápida) onde o tubo é estreitado.
Resposta
A seguinte resposta é especulativa.
Não sei exatamente o que há dentro do tubo de escapamento que pode oferecer resistência ao fluxo de gases, então vou supor que o tubo de escapamento é apenas um tubo oco. Se for este o caso, a pressão (estática) dos gases de escape dentro do tubo será muito próxima da pressão atmosférica, apenas ligeiramente mais elevada (o suficiente para superar a resistência viscosa dentro do fluxo). Onde o tubo está quebrado, uma região de redemoinho pode se formar no rastro da peça quebrada, e o fluxo sendo turbulento, é capaz de recolher o ar atmosférico, enquanto simultaneamente o escapamento está vazando da região quebrada para o ambiente. Em outras palavras, acho que o efeito que você observou se deve mais ao arrastamento turbulento do que ao efeito venturi.