ชุดทดลองกลศาสตร์ของการไหล

Article no. P5140100

อัลตราโซนิกเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ ใช้สำหรับศึกษากฎของกลศาสตร์ของการไหลอย่างต่อเนื่องและเป็นชั้นในวงจรท่อ ซึ่งเป็นพื้นฐานของการใช้งานทางเทคนิคมากมาย การทดลองมุ่งเน้นไปที่ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วการไหลและพื้นที่หน้าตัดของท่อ (สภาวะความต่อเนื่อง) ตลอดจนความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานการไหลและเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ (กฎของ Hagen-Poiseuille) หากทราบรูปทรงเรขาคณิต ก็สามารถใช้ความสัมพันธ์ทั้งสอง เพื่อกำหนดความหนืดหรือความลื่นไหลแบบไดนามิกได้

1. กำหนดค่าความถี่ดอปเปลอร์ที่เฉลี่ยและความถี่ดอปเปลอร์สูงสุด สำหรับหาค่าความเร็วและเส้นผ่าศูนย์กลางที่แตกต่างกัน
2. คำนวณความเร็วของการไหลที่เฉพาะเจาะจงตามกฏดอปเพลอร์ (Doppler) รวมถึงอัตราการไหลโดยพิจารณาขนาดของท่อที่รู้กันและตามกฏการต่อเนื่อง
3. วัดความต่างของความดันสำหรับความเร็วการไหลที่แตกต่างกันและเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อโดยใช้ท่อแนวตั้งเป็นอุปกรณ์ช่วย
4. คำนวณค่าความต้านทานในแนวตามกฏโอม (Ohm’s law) โดยใช้ความต่างของความดันและอัตราการไหล ตรวจสอบความขึ้นอยู่ของค่าความต้านทานต่อขนาดของท่อ (กฏเฮเกน-พวาซูเย)
5. คำนวณค่าความหนืดแบบไดนามิก (dynamic viscosity) ตามกฏเฮเกน-พวาซูเยและตามเรขาคณิตที่รู้กัน
6. คำนวณวัดค่าเลขเรย์โนลดส์ (Reynolds number) ด้วยขนาดของท่อที่แตกต่างกันโดยใช้ความเร็วการไหลและกำหนดค่าความหมุนเรียบและให้คำเริ่มต้นเกี่ยวกับลักษณะการไหลของท่อที่แตกต่างกัน.

Learning objectives

• Ultrasonic Doppler effect
• Steady, laminar and turbulent flow
• Continuity equation
• Bernoulli’s equation
• Hagen-Poiseuille law
• Flow velocity and flow resistance(static and dynamic)
• Pressure, pressure scales
• Viscosity and fluidity
• Ultrasonic flow measurements

“Mechanics of flow” เป็นหลักการหรือกลุ่มของหลักการในสาขาวิชาวิศวกรรมทางเครื่องกลและวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวกับการศึกษาและการเข้าใจกระบวนการการไหลของของเหลว (fluid) เช่น น้ำ, อากาศ, แก๊ส, และสิ่งอื่น ๆ ที่มีลักษณะการไหลแบบที่ไม่มีรูปแบบคงที่ หลักการเหล่านี้มีความสำคัญในการออกแบบและทดสอบระบบที่เกี่ยวข้องกับการไหลของเหลว และมีการใช้งานในหลายแขนงของวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ เช่น:

วิศวกรรมเครื่องกล: การออกแบบและวิเคราะห์เครื่องกลที่ใช้ในกระบวนการการไหลของเหลว เช่น ปั๊ม, พัดลม, ระบบท่อ, และชุดกรอง.

วิศวกรรมทหาร: การออกแบบระบบนิวเมติกสำหรับยานอวกาศ, ยานบิน, และยานพาหนะที่เคลื่อนที่ในอากาศหรือน้ำ.

วิศวกรรมประยุกต์: การใช้หลักการของการไหลของเหลวในงานประยุกต์ เช่น การออกแบบระบบท่อน้ำ, การจัดการน้ำและน้ำเสีย, การออกแบบระบบท่อส่งน้ำและน้ำเสีย, การออกแบบระบบระงับไฟฟ้า.

วิทยาศาสตร์ทางการแพทย์: การศึกษาการไหลของเลือดในหลอดเลือดและหัวใจ, การพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่เกี่ยวข้องกับการไหลของเหลวภายในร่างกาย.

วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม: การศึกษากระบวนการการไหลของน้ำในแม่น้ำ, ทะเล, และระบบน้ำในธรรมชาติ เพื่อวิเคราะห์ผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมและการจัดการทรัพยากรน้ำ.

Mechanics of flow นั้นประกอบด้วยหลายหลักการพื้นฐาน เช่น หลักการของนิวตันในการไหลของเหลว, หลักการของเบอลลีในการนิ่งของเหลว, และหลักการของบาร์โนว์ในการอธิบายการไหลของเหลวเรื่องลักษณะการไหลและแรงที่มีผลต่อเหลว หลักการเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของการทดลองและการคำนวณเพื่อเข้าใจและควบคุมกระบวนการการไหลของเหลวในแต่ละแวดล้อมและประยุกต์ใช้ในการออกแบบและพัฒนาระบบที่เกี่ยวข้องกับการไหลของเหลว.