गतिशील दबाव

द्रव की गतिशीलता में, गतिशील दबाव ( q या Q द्वारा चिह्नित और कभी-कभी वेग दबाव कहा जाता है) द्वारा परिभाषित मात्रा है:

$q={\frac {1}{2}}\rho \,u^{2}$

जहां (इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में):

• q पास्कल (इकाई) में गतिशील दबाव है (अर्थात, किलोग्राम/मीटर सेकंड² ),
• ρ द्रव द्रव्यमान घनत्व है (जैसे कि किलो/मीटर³ मे), और
• u मीटर/सेकंड में प्रवाह की गति है।

इसे प्रति इकाई आयतन में द्रव की गतिज ऊर्जा के रूप में माना जा सकता है।

असम्पीडित प्रवाह के लिए, द्रव का गतिशील दबाव उसके कुल दबाव और स्थैतिक दबाव के बीच का अंतर है। बर्नौली के नियम से, गतिशील दबाव द्वारा दिया जाता है

$p_{0}-p_{\text{s}}={\frac {1}{2}}\rho \,u^{2}$

जहां पर p₀ और p_s क्रमशः कुल और स्थैतिक दबाव हैं।

भौतिक अर्थ

गतिशील दबाव एक तरल पदार्थ की प्रति इकाई मात्रा में गतिज ऊर्जा है। गतिशील दबाव बर्नौली के समीकरण की शर्तों में से एक है, जिसे गतिमान तरल के लिए ऊर्जा के संरक्षण से प्राप्त किया जा सकता है।

यह असंपीड़नीय नेवियर-स्टोक्स समीकरण में एक शब्द के रूप में भी प्रकट हो सकता है जिसे लिखा जा सकता है:

$\rho {\frac {\partial \mathbf {u} }{\partial t}}+\rho (\mathbf {u} \cdot \nabla )\mathbf {u} -\rho \nu \,\nabla ^{2}\mathbf {u} =-\nabla p+\rho \mathbf {g}$

एक वेक्टर गणना समरूपता द्वारा ($u=|\mathbf {u} |$)

$\nabla (u^{2}/2)=(\mathbf {u} \cdot \nabla )\mathbf {u} +\mathbf {u} \times (\nabla \times \mathbf {u} )$

ताकि असंपीड्य, अघूर्णी प्रवाह के लिए ($\nabla \times \mathbf {u} =0$), नवियर-स्टोक्स समीकरण में बाईं ओर दूसरा शब्द गतिशील दबाव का प्रवणता है। द्रवचालित संचायित्र में, शब्द $u^{2}/2g$ द्रवचालित वेग शीर्ष (h_v) के रूप में जाना जाता है ताकि गतिशील दबाव $\rho gh_{v}$ के बराबर हो।

स्थिरता बिंदु पर गतिशील दबाव स्थिरता दबाव और स्थैतिक दबाव के बीच के अंतर के बराबर होता है, इसलिए प्रवाह क्षेत्र में गतिशील दबाव को स्थिरता बिंदु पर मापा जा सकता है।

गतिशील दबाव का एक अन्य महत्वपूर्ण स्वरूप यह है कि, जैसा कि आयामी विश्लेषण से पता चलता है, वायुगतिकीय दबाव (अर्थात वायुगतिकीय बलों के अधीन एक संरचना के अंदर दबाव) गति $v$ से प्रगामी करने वाले विमान द्वारा अनुभव किया जाता है। वायु घनत्व और $v$ के वर्ग के समानुपाती होता है, अर्थात् $q$ आनुपातिक होता है। इसलिए, $q$ की भिन्नता को देखकर तय की गई दूरी के समय, यह निर्धारित करना संभव है कि दबाव कैसे भिन्न होगा और विशेष रूप से जब यह अपने अधिकतम मान तक पहुंच जाएगा। अधिकतम वायुगतिकीय भार के बिंदु को प्रायः अधिकतम q के रूप में संदर्भित किया जाता है और यह कई अनुप्रयोगों जैसे प्रक्षेपण यान में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

उपयोग

एक वेंटुरी मीटर के माध्यम से वायु का प्रवाह, U-आकार (एक मैनोमीटर) में जुड़े कॉलम को दर्शाता है और आंशिक रूप से पानी से भरा होता है। मीटर को सेमी या इंच पानी में एक विभेदी दबाव शीर्ष के रूप में परिशीलन किया जाता है और वेग शीर्ष में विभेद के बराबर होता है।

गतिशील दबाव, स्थैतिक दबाव और ऊंचाई के कारण दबाव के साथ, बर्नौली के सिद्धांत में एक संवृत प्रणाली पर ऊर्जा संतुलन के रूप में उपयोग किया जाता है। एक असम्पीडित, स्थैतिक-घनत्व द्रव की एक संवृत प्रणाली की स्थिति को परिभाषित करने के लिए तीन शब्दों का उपयोग किया जाता है।

जब गतिशील दबाव को द्रव घनत्व और मानक गुरुत्वाकर्षण के उत्पाद से विभाजित किया जाता है। गुरुत्वाकर्षण, g के कारण त्वरण, परिणाम को वेग शीर्ष कहा जाता है, जिसका उपयोग शीर्ष के समीकरणों में किया जाता है जैसे कि दबाव शीर्ष और द्रवचालित शीर्ष के लिए उपयोग किया जाता है। वेंटुरी प्रवाहमापी में, विभेदक दबाव शीर्ष का उपयोग विभेदी वेग शीर्ष की गणना करने के लिए किया जा सकता है, जो आसन्न चित्र में समतुल्य हैं। वेग शीर्ष का एक विकल्प गतिशील शीर्ष है।

संपीड़ित प्रवाह

कई आविष्कारक केवल असंपीड्य प्रवाह के लिए गतिशील दबाव को परिभाषित करते हैं। (संपीड़ित प्रवाह के लिए, ये प्रवर्तक प्रभाव दबाव की अवधारणा का उपयोग करते हैं।) हालांकि, संपीड़ित प्रवाह को सम्मिलित करने के लिए गतिशील दबाव की परिभाषा को बढ़ाया जा सकता है।

संपीड़ित प्रवाह के लिए समऐन्ट्रॉपिक संबंधों का उपयोग किया जा सकता है (असंपीड़ित प्रवाह के लिए भी मान्य है):

$q=p_{s}\left(1+{\frac {\gamma -1}{2}}M^{2}\right)^{\frac {\gamma }{\gamma -1}}-p_{s}$

जहाँ:

$M,\;$	मैक संख्या (गैर-आयामी),
$\gamma ,\;$	विशिष्ट तापों का अनुपात (गैर-आयामी; समुद्र-तल की स्थिति में वायु के लिए 1.4),

यह भी देखें

• दबाव
• दबाव शीर्ष
• द्रवचालित शीर्ष
• कुल गतिशील शीर्ष
• शून्य गुणांक, उत्थापन गुणांक और अक्षनतिक आघूर्ण गुणांक
• बरनौली समीकरण की व्युत्पत्ति

संदर्भ

• L. J. Clancy (1975), Aerodynamics, Pitman Publishing Limited, London. ISBN 0-273-01120-0
• Houghton, E.L. and Carpenter, P.W. (1993), Aerodynamics for Engineering Students, Butterworth and Heinemann, Oxford UK. ISBN 0-340-54847-9
• Liepmann, Hans Wolfgang; Roshko, Anatol (1993), Elements of Gas Dynamics, Courier Dover Publications, ISBN 0-486-41963-0

बाहरी कड़ियाँ

• Definition of dynamic pressure on Eric Weisstein's World of Science